Jest już tutaj kilka dobrych odpowiedzi, ale mam nadzieję, że jest to miłe krótkie podsumowanie:

Promieniowanie elektromagnetyczne nie może uciec z czarnej dziury, ponieważ porusza się z prędkością światła. Podobnie promieniowanie grawitacyjne również nie może uciec z czarnej dziury, ponieważ również porusza się z prędkością światła. Gdyby promieniowanie grawitacyjne mogło uciec, teoretycznie można by go użyć do wysłania sygnału z wnętrza czarnej dziury na zewnątrz, co jest zabronione.

Czarna dziura może mają ładunek elektryczny, co oznacza, że ​​wokół niego występuje pole elektryczne. Nie jest to paradoks, ponieważ statyczne pole elektryczne różni się od promieniowania elektromagnetycznego. Podobnie czarna dziura ma masę, więc wokół niej znajduje się pole grawitacyjne. To też nie jest paradoks, ponieważ pole grawitacyjne różni się od promieniowania grawitacyjnego.

Mówisz, że pole grawitacyjne niesie informacje o ilości masy (a właściwie energii) w środku, ale to nie daje nikomu możliwości wewnątrz, aby wysłać sygnał na zewnątrz, ponieważ aby to zrobić, musieliby wytworzyć lub zniszczyć energię, co jest niemożliwe. Dlatego nie ma paradoksu.

Cóż, informacja nie musi uciekać z horyzontu, ponieważ nie ma jej w środku. Informacje są na horyzoncie.

Jednym ze sposobów, aby to zobaczyć, jest fakt, że nic nigdy nie przekracza horyzontu z perspektywy obserwatora poza horyzontem czarnej dziury. Asymptotycznie dociera do horyzontu w nieskończonym czasie (mierzonym z perspektywy obserwatora w nieskończoności).

Innym sposobem, aby to zobaczyć, jest fakt, że możesz uzyskać wszystkie potrzebne informacje od warunki brzegowe na horyzoncie opisujące czasoprzestrzeń na zewnątrz, ale jest to coś bardziej technicznego.

Wreszcie, ponieważ klasyczna GR jest teorią geometryczną, a nie kwantową teorią pola *, grawitony nie są odpowiednie sposób opisania tego.

* Aby wyjaśnić tę kwestię, GR może dopuścić opis w ramach teorii cechowania, takich jak teoria elektromagnetyzmu. Ale nawet jeśli elektromagnetyzm dopuszcza drugą kwantyzację (i można go opisać jako QFT), GR nie może.

Usuńmy coś z drogi: zgódźmy się nie wprowadzać grawitonów do tej odpowiedzi. Uzasadnienie jest proste: kiedy mówisz o grawitonach, masz na myśli całą masę rzeczy o zjawiskach kwantowych, z których żadna nie jest naprawdę konieczna, aby odpowiedzieć na twoje główne pytanie. W każdym razie grawitony rozchodzą się z taką samą prędkością jak fotony: z prędkością światła, $ c $. W ten sposób możemy skupić się po prostu na klasycznej GR, tj. Różniczkowej geometrii czasoprzestrzeni: to więcej niż wystarczające, aby odpowiedzieć na twoje pytanie.

W tym ustawieniu GR jest teorią, która mówi, ile zakrzywienia przestrzeni „cierpi” przy określonej ilości masy (lub energii, por. Tensor energii naprężenia).

Czarna dziura to obszar czasoprzestrzeni, który ma tak intensywną krzywiznę, że „wycina” pewien obszar czasoprzestrzeni.

W tym sensie nie jest tak źle zrozumieć, co się dzieje: jeśli możesz zmierzyć krzywiznę czasoprzestrzeni, z pewnością możesz powiedz, czy zmierzasz w kierunku obszaru o rosnącej krzywizny (tj. w kierunku dziury w bloku).

Dokładnie to się robi: mierzy się krzywiznę czasoprzestrzeni i wystarczy: w pewnym momencie, krzywizna jest tak intensywna, że ​​stożki światła są „odwracane”. Dokładnie w tym miejscu definiujesz horyzont zdarzeń, czyli ten region czasoprzestrzeni, w którym na przyczynowość wpływa krzywizna czasoprzestrzeni.

W ten sposób tworzysz mapę czasoprzestrzeni i potrafi wykreślić czarne dziury. Biorąc pod uwagę, że krzywizna jest proporcjonalna do przyciągania grawitacyjnego, ta sekwencja pomysłów całkowicie rozwiązuje twoje wątpliwości: nic nie wychodzi z czarnej dziury ani nic takiego. Wszystko, czego potrzebujesz, to narysować krzywiznę czasoprzestrzeni, mierząc, co dzieje się ze strukturą twojego stożka światła. Następnie znajdujesz swój horyzont zdarzeń, a tym samym swoją czarną dziurę. W ten sposób otrzymałeś wszystkie potrzebne informacje, bez wychodzenia z czarnej dziury.

Problem polega na niezrozumieniu tego, czym jest cząstka w QFT.

Cząstka jest wzbudzeniem pola, a nie samym polem. W QED, jeśli ustawisz statyczny ładunek centralny i pozostawisz go tam przez bardzo długi czas, utworzy on pole $ E = k {q \ over r ^ 2} $. Żadnych fotonów. Kiedy inny ładunek wkracza w ten region, czuje tę siłę. Teraz ten drugi ładunek będzie rozpraszać się i przyspieszać, a tam będziesz miał reakcję $ e ^ {-} - >e ^ {-} + \ gamma $ z powodu to przyspieszenie (klasycznie fale powstałe w wyniku zakłócenia pola EM), ale nie będziesz miał wymiany fotonów z ładunkiem centralnym, przynajmniej dopóki nie wyczuje pola utworzonego przez nasz pierwszy ładunek, co nastąpi trochę później.

Rozważmy teraz czarną dziurę. Jest to statyczne rozwiązanie równań Einsteina, siedzące tam szczęśliwie. Kiedy zostaje naruszona przez masę próbną, już ustawiła swoje pole. Tak więc, gdy coś się z niego rozprasza, porusza się wzdłuż pola utworzonego przez czarną dziurę. Teraz przyspieszy i być może „wypromieniuje grawiton”, ale czarna dziura poczuje to tylko po tym, jak pole promieniowania badanej cząstki wejdzie w horyzont czarnej dziury, co może robić swobodnie. Ale nigdzie w tym procesie cząstka nie opuszcza horyzontu czarnej dziury.

Innym przykładem naiwnego pojęcia wszystkich sił pochodzących z diagramu Feynmana z dwiema parami nóg jest bozon Higgsa - cały wszechświat jest zanurzony w niezerowym polu Higgsa. Ale o „tworzeniu” cząstek Higgsa mówimy tylko wtedy, gdy zakłócamy pole Higgsa na tyle, aby wywołać zmarszczki w polu Higgsa - fale Higgsa. To są cząsteczki Higgsa, których szukamy w LHC. Nie potrzebujesz zmarszczek w polu grawitacyjnym, aby wyjaśnić, dlaczego planeta krąży wokół czarnej dziury. Potrzebujesz tylko pola, aby mieć określoną dystrybucję.

Myślę, że warto pomyśleć o powiązanym pytaniu, w jaki sposób pole elektryczne wydostaje się z naładowanej czarnej dziury. To pytanie pojawiło się w (nieistniejącej już) sekcji Q&A w American Journal of Physics w latach 90. Matt McIrvin i ja napisaliśmy odpowiedź, która została opublikowana w czasopiśmie. Możesz go zobaczyć pod adresem https://facultystaff.richmond.edu/~ebunn/ajpans/ajpans.html.

Jak zauważyli inni, łatwiej jest myśleć o tym pytaniu w kategoriach czysto klasycznych (unikając wzmianki o fotonach lub grawitonach), chociaż w przypadku pola elektrycznego naładowanej czarnej dziury pytanie brzmi doskonale ustawione, nawet w kategoriach kwantowych: w tej chwili nie mamy teorii kwantowej grawitacji, ale wydaje nam się, że rozumiemy elektrodynamikę kwantową w zakrzywionej czasoprzestrzeni.

Chociaż pod wieloma względami udzielono już odpowiedzi na to pytanie, myślę, że należy podkreślić, że na poziomie klasycznym pytanie to jest w pewnym sensie wstecz. Wcześniejsze omówienie właściwości statycznych i dynamicznych jest szczególnie bliskie.

Najpierw przyjrzyjmy się zabawkowemu modelowi kulisto-symetrycznej cienkiej powłoki cząstek pyłu zapadających się w czarną dziurę Schwarzschilda. Czasoprzestrzeń poza powłoką będzie wówczas również Schwarzschildem, ale z większym parametrem masy niż pierwotna czarna dziura (jeśli powłoka zaczyna się w spoczynku w nieskończoności, to po prostu suma tych dwóch). Intuicyjnie sytuacja jest analogiczna do twierdzenia powłoki Newtona, które jest bardziej ograniczonym odpowiednikiem w GTR. W pewnym momencie przekracza horyzont i ostatecznie zostaje zmiażdżony z istnienia w osobliwości, czarna dziura nabiera teraz masy.

Mamy więc następujący obraz: gdy powłoka zapada się, zewnętrzne pole grawitacyjne przyjmuje na jakiejś wartości, a gdy przekroczył horyzont, informacja o tym, co robi, nie może wydostać się z horyzontu. Dlatego pole grawitacyjne nie może zmienić się w odpowiedzi na dalsze zachowanie się powłoki, ponieważ wysłałoby to sygnał po horyzoncie, np. Osoba jadąca wraz z powłoką byłaby w stanie komunikować się przez nią manipulując powłoką.

Dlatego zamiast grawitacji mającej specjalną właściwość, która umożliwia jej przekroczenie horyzontu, w pewnym sensie grawitacja nie może przekroczyć horyzontu i to właśnie ta właściwość wymusza grawitację poza nim, aby pozostać bez zmian.

Chociaż powyższa odpowiedź zakłada już czarną dziurę, nie ma to żadnego znaczenia, ponieważ w przypadku gwiazdy zapadającej się sferycznie horyzont zdarzeń zaczyna się w centrum i rozciąga się podczas zawalenia (w poprzedniej sytuacji również rozszerza się do spotkać powłokę). Zakłada również, że sytuacja ma symetrię sferyczną, ale to również okazuje się nie mieć znaczenia koncepcyjnego, choć ze znacznie bardziej skomplikowanych i nieoczywistych powodów. Przede wszystkim twierdzenia Penrose'a i Hawkinga, jak początkowo sądzili niektórzy (a może powinienem powiedzieć nadzieja ), że jakiekolwiek zakłócenia symetrii sferycznej zapobiegną tworzeniu się czarnych dziur.

Możesz również zastanawiać się nad pokrewnym pytaniem: jeśli rozwiązaniem Schwarzschilda w GTR jest próżnia, czy ma sens, aby próżnia zakrzywiała czasoprzestrzeń? Sytuacja jest nieco analogiczna do prostszej z klasycznego elektromagnetyzmu. Równania Maxwella dyktują, jak zmieniają się pola elektryczne i magnetyczne w odpowiedzi na obecność i ruch ładunków elektrycznych, ale same ładunki nie determinują pola, ponieważ zawsze możesz mieć falę nadlatującą z nieskończoności bez żadnych sprzeczności (lub czegoś bardziej egzotycznego , jak wszędzie stałe pole magnetyczne), aw praktyce te rzeczy są podyktowane warunkami brzegowymi. Sytuacja jest podobna w GTR, gdzie równanie pola Einsteina, które dyktuje sposób łączenia geometrii, ustala tylko połowę z dwudziestu stopni swobody krzywizny czasoprzestrzeni.

Moim zdaniem jest to doskonałe pytanie, które może być zagadką również dla niektórych utalentowanych fizyków. Dlatego nie waham się udzielić kolejnej, nieco bardziej szczegółowej odpowiedzi, chociaż istnieje już kilka dobrych odpowiedzi.

Myślę, że przynajmniej część tego pytania opiera się na niepełnym zrozumieniu tego, co to znaczy pośredniczenie w sile statycznej z punktu widzenia fizyki cząstek elementarnych. Jak już wspominali inni w swoich odpowiedziach, napotkasz podobny problem w problemie Coulomba w elektrodynamice.

Pozwól, że odpowiem na twoje pytanie z punktu widzenia teorii pola, ponieważ uważam, że najlepiej zgadza się to z twoją intuicją dotyczącą wymiany cząstek (jak wynika ze sposobu, w jaki sformułowałeś pytanie).

Po pierwsze, żadne fale grawitacyjne nie mogą uciec z wnętrza czarnej dziury, jak już wspomniałeś w swoim pytaniu.

Po drugie, żadne fale grawitacyjne nie muszą wydostawać się z wnętrza czarnej dziury (lub z horyzontu) w celu pośredniczenia w statycznej sile grawitacji.

Fale grawitacyjne nie pośredniczą w statycznej sile grawitacji, ale tylko w kwadrupolach lub wyższych momentach.

Jeśli chcesz pomyśleć o siły w kategoriach wymienianych cząstek, możesz postrzegać statyczną siłę grawitacji (moment jednobiegunowy, jeśli chcesz) jako pośredniczoną przez „grawitony kulombowskie” (patrz poniżej analogia z elektrodynamiką). Coulomba-grawitony to stopnie swobody mierników (więc można się wahać, by nazywać je „cząstkami”), a zatem ich „ucieczka” z czarnej dziury nie przekazuje informacji.

Jest to całkiem analogiczne do tego, co dzieje się w elektrodynamice: wymiana fotonów jest odpowiedzialna za siłę elektromagnetyczną, ale fale fotonowe nie są odpowiedzialne za siłę Coulomba.

Fale fotonów tak nie pośredniczy w statycznej sile elektromagnetycznej, ale tylko w momentach dipolowych lub wyższych.

Możesz postrzegać statyczną siłę elektromagnetyczną (moment jednobiegunowy, jeśli chcesz) jako mediowaną przez fotony Coulomba. Fotony kulombowskie to stopnie swobody miernika (więc można się wahać przed nazywaniem ich „cząstkami”), a zatem żadna informacja nie jest zapośredniczona przez ich „natychmiastową” transmisję.

Właściwie dokładnie tak sobie radzisz siła Coulomba w kontekście QFT. W tak zwanej teorii perturbacji Bethe-Salpetera sumujesz wszystkie wykresy drabinkowe z wymianami fotonów Coulomba i uzyskujesz w ten sposób potencjał 1 / r do rzędu wiodącego i różne poprawki kwantowe (przesunięcie lambda itp.) Do rzędu podrzędnego w elektromagnetycznym Stała drobnej struktury.

Podsumowując, można myśleć o sile Schwarzschilda i Coulomba w kategoriach wymiany niektórych (wirtualnych) cząstek (grawitonów Coulomba lub -fotonów), ale jako „Cząstki” są w rzeczywistości miarowymi stopniami swobody, nie ma konfliktu z ich „ucieczką” z czarnej dziury lub ich natychmiastową transmisją w elektrodynamice.

Elegancki (ale być może mniej intuicyjny) sposób na uzyskanie tej samej odpowiedzi polega na zaobserwowaniu, że (w pewnych warunkach) masa ADM - dla stacjonarnych czasoprzestrzennych czarnych dziur jest to, co nazywacie „masą czarnej dziury” - jest zachowana. Tak więc informacje te są dostarczane przez warunki brzegowe „od samego początku”, tj. Jeszcze przed powstaniem czarnej dziury. Dlatego te informacje nigdy nie muszą „uciec” z czarnej dziury.

Na marginesie, w jednym ze swoich wykładów Roberto Emparan postawił twoje pytanie (nieco inaczej sformułowane) jako ćwiczenie dla swoich uczniów i omawialiśmy je przez co najmniej godzinę, zanim wszyscy był zadowolony z odpowiedzi - lub zrezygnował ;-)

Grawitacja nie działa tak, jak światło (dlatego grawitacja kwantowa jest twarda).

Masywne ciało „wgniata” przestrzeń i czas, więc w przenośni mówiąc, światło ma trudności z bieganiem pod górę. Ale samo wzgórze (tj. Zakrzywiona czasoprzestrzeń) musi tam być w pierwszej kolejności.

Myślę, że najlepszym wyjaśnieniem, jakie można podać, jest to: musisz rozróżnić statyczne i dynamiczne właściwości czasoprzestrzeni. Co mam przez to na myśli?

Cóż, istnieją pewne czasoprzestrzenie, które są statyczne. Tak jest na przykład w przypadku prototypowego rozwiązania czarnej dziury GTR. Otóż, ta czasoprzestrzeń istnieje a priori (z definicji statycznej: zawsze tam była i zawsze będzie), więc tak naprawdę grawitacja nie musi się propagować. Jak mówi nam GTR, grawitacja jest tylko iluzją pozostawioną przez zakrzywioną czasoprzestrzeń. Nie ma więc tu paradoksu: czarne dziury wydają się grawitować (jak wytwarzają pewną siłę i są dynamiczne), ale w rzeczywistości są całkowicie statyczne i nie jest potrzebne żadne propagowanie informacji. W rzeczywistości wiemy, że czarne dziury nie są całkowicie statyczne, ale jest to poprawne pierwsze przybliżenie tego obrazu.

Teraz, aby zająć się częścią dynamiczną, można przez to rozumieć dwie różne rzeczy:

• Rzeczywista globalna zmiana czasoprzestrzeni, jak widać np w rozszerzaniu się wszechświata. Ta ekspansja nie musi podlegać prędkości światła, ale nie jest to sprzeczne z żadnym znanym prawem. W szczególności nie możesz wysyłać żadnych sygnałów ponadświetlnych. W rzeczywistości jest odwrotnie: przez zbyt szybką ekspansję części wszechświata mogą odejść zbyt daleko, aby nawet ich światło kiedykolwiek dotarło do nas. Zostaną przyczynowo odłączone od naszego sektora czasoprzestrzeni i będzie się nam wydawać, że nigdy nie istniał. Nie powinno więc dziwić, że nie można przekazać żadnej informacji.
• Fale grawitacyjne, które są po prostu fantazyjną nazwą dla zakłóceń w leżącej u ich podstaw czasoprzestrzeni. Są posłuszni prędkości światła, a odpowiadające im cząstki kwantowe nazywane są grawitonami. Teraz te fale / cząstki rzeczywiście nie byłyby w stanie uciec spod horyzontu (dokładnie w taki sam sposób, jak każda inna cząstka, z wyjątkiem promieniowania Hawkinga, ale jest to specjalny efekt kwantowy).

Różne teorie - QED, GTR, klasyczny elektromagnetyzm, grawitacja w pętli kwantowej itp. - są różnymi sposobami opisu natury. Natura jest tym, czym jest; wszystkie teorie mają wady. Jeśli chodzi o stwierdzenie, czy grawitacja przypomina w jakiś sposób elektromagnetyzm, czy nie, to po prostu dmuchanie ciepłym powietrzem o tym, jak ludzie myślą, i nie mówienie nic istotnego o rzeczywistości fizycznej.

A co, jeśli nie mamy pełnego zrozumienia kwantowej grawitacji? Grawitony to rozsądna koncepcja i kluczowa część niektórych zunifikowanych (lub częściowo zunifikowanych) teorii pola. Może to być trudne, ponieważ w przeciwieństwie do innych cząstek kwantowych, grawitony są częścią krzywizny czasoprzestrzeni i relacji pobliskich świetlnych stożków, gdy przelatują przez wspomnianą czasoprzestrzeń. Na razie możemy to trochę zignorować. Pytanie jest dobre i można na nie odpowiedzieć w kategoriach teorii kwantowej i grawitonów. Po prostu nie wiemy, biorąc pod uwagę istniejący stan wiedzy z zakresu fizyki, jak daleko możemy posunąć ten pomysł.

Kiedy naładowana cząstka przyciąga lub odpycha, siła jest wywoływana przez wirtualne fotony. Fotony lubią podróżować z uniwersalną prędkością c , ale nie muszą. Heisenberg tak mówi! Możesz łamać prawa zachowania energii i pędu tak bardzo, jak chcesz, ale im bardziej się zbaczasz, tym krótszy jest przedział czasu i mniejszy kawałek przestrzeni, w którym łamiesz te prawa. W przypadku wirtualnych fotonów łączących dwie naładowane cząstki mają one przestrzeń między dwiema cząstkami i przedział czasu odpowiadający prędkości światła. Są to fale niebiegające o dobrze określonej długości fali, okresie lub prędkości fazowej. Ta źle zdefiniowana prędkość może być większa niż c lub mniej równie dobra. W QED propagator fotonów - funkcja falowa dająca amplitudę prawdopodobieństwa połączenia wirtualnego fotonu (x1, t1) z (x2, t2) jest różna od zera wszędzie - wewnątrz i na zewnątrz przeszłych i przyszłych stożków świetlnych, chociaż staje się nieograniczona pod względem wielkości na stożki świetlne.

Więc grawitony, jeśli są tak bardzo podobne do fotonów, mogą dobrze istnieć poza horyzontem i wewnątrz. Z grubsza rzecz biorąc, są one tak duże, jak przestrzeń między czarną dziurą a tym, co ją orbituje lub do niej wpada. Nie wyobrażaj sobie ich jako małych kulek energii lecących z centrum czarnej dziury (osobliwość lub cokolwiek innego) - nawet przy pobłażaniu Heisenberga nie jest to kwestia małych cząstek próbujących przedostać się przez horyzont w niewłaściwy sposób. Prawdopodobnie grawiton jest już po obu stronach!

Podejrzewam, że aby uzyskać bardziej satysfakcjonującą odpowiedź, trzeba znać matematykę, transformaty Fouriera, tensory Riemanna i tak dalej.

Zasada holograficzna daje wskazówkę, na co zwrócił uwagę David Zaslavsky. Element metryczny Schwarzschilda $ g_ {tt} ~ = ~ 1 - r_0 / r $, dla $ r_0 ~ = ~ 2GM / c ^ 2 $ podaje odpowiednią odległość zwaną współrzędną opóźnienia $$ r ^ * ~ = ~ r ~ + ~ r_0 ln [(r-r_00) / r_0] $$, która rozchodzi się $ r ^ * ~ \ rightarrow ~ - \ infty $, gdy zbliżasz się do horyzontu. Oznacza to, że wszystko, co tworzy czarną dziurę, nigdy nie przekracza horyzontu z perspektywy odległego obserwatora z zewnątrz. Zaobserwowano, że zegar na czymkolwiek wpadającym do czarnej dziury zwalnia, prawie się zatrzymuje i nigdy nie przekracza horyzontu. Oznacza to, że nic nie wchodzi ani nie wychodzi z czarnej dziury, przynajmniej klasycznie. Tak więc naprawdę nie ma problemu z ucieczką grawitacji z czarnej dziury, ponieważ jak widać z zewnątrz, nic tak naprawdę nigdy nie weszło.

Żadna ucieczka nie jest konieczna (nieco inna perspektywa).

Jak dotąd wiele fajnych odpowiedzi, ale należy wspomnieć o kilku rzeczach. Nie jest jasne, gdzie dokładnie powinna znajdować się masa czarnej dziury. Gdzie mieszka masa? To jedna rzecz. Inną kwestią jest to, jak sama masa / energia w polu grawitacyjnym pasuje do tego obrazu?

Myślę (i bez wątpienia zostanę za to bezlitośnie wbity), że masa Czarna dziura rozciąga się w jej zewnętrznym polu grawitacyjnym i nigdzie indziej. Masa czarnej dziury znajduje się całkowicie i wyłącznie w polu grawitacyjnym poza dziurą. Na szczęście dla mnie nie jestem tu zupełnie sam.

Obliczenie całkowitej energii pola grawitacyjnego czarnej dziury (lub dowolnego obiektu sferycznego) zostało wykonane w 1985 roku przez astrofizyka z Cambridge Donalda Lyndena-Bella i Profesor emerytowany J. Katz z Instytutu Fizyki Racah. http://adsabs.harvard.edu/full/1985MNRAS.213P..21L, Ich wniosek był taki, że całkowita energia w polu wynosi ... (werble tutaj) ... mc ^ 2 !!!

Całkowita masa BH musi znajdować się, całkowicie i tylko, w energii własnej krzywizny czasoprzestrzeni wokół otworu!

Oto kilka cytatów z artykułu: „... energia pola na zewnątrz czarnej dziury Schwarzschilda wynosi Mc ^ 2”. i „… wszystkie te wzory prowadzą do tego, że cała masa czarnej dziury jest przypisana energii pola poza dziurą”.

Odpowiedź na twoje pytanie jest zatem taka: informacja o masie Czarna dziura nie musi uciec z wnętrza czarnej dziury, ponieważ w czarnej dziurze nie ma masy. Cała masa jest rozprowadzana na polu poza otworem. Dlatego żadne informacje nie muszą wydostawać się z wnętrza.

Czarna dziura „wycieka” informacje, ale nie jest to efekt „grawitacji”, ale w postaci promieniowania Hawkinga. Ma swoje podstawy w mechanice kwantowej i jest rodzajem promieniowania cieplnego o niezwykle niskiej szybkości. Oznacza to również, że czarna dziura powoli wyparowuje, ale w skali czasu porównywalnej z wiekiem wszechświata.

Pochodzenie tego promieniowania można opisać w sposób nieco machający ręką jako takie: z powodu fluktuacji kwantowych w próżni zachodzi tworzenie pary cząstka-antycząstka. Jeśli taka para tworzy się na horyzoncie, jedna z par może wpaść do czarnej dziury, a druga może uciec. Aby zachować całość energii (ponieważ wahania próżni wynoszą około 0) z cząstką odlatującą teraz, jej upadła para musi mieć ujemną energię z punktu widzenia czarnej dziury, a zatem skutecznie traci masę. Zewnętrzny obserwator postrzega ten cały proces jako „ parowanie ”.

To promieniowanie ma opisany rozkład przez „temperaturę”, która jest odwrotnie proporcjonalna do masy czarnej dziury.

Może warto sprawdzić http://en.wikipedia.org/wiki/Hawking_radiation i inne źródła po więcej szczegółów ...

to nie grawitacja przenosi informacje - po prostu dowiadujemy się o czarnej dziurze, obserwując wpływ grawitacji na obiekty znajdujące się w jej pobliżu (jak słusznie zauważyłeś, nic nie wymyka się czarnej dziurze po przekroczeniu horyzontu zdarzeń, więc nie nic o tym, co dzieje się z obiektami poza tym punktem, z wyjątkiem tego, że nigdy nie są one ponownie obserwowane). Grawitacja jest siłą i musimy gdzieś działać, zanim wyciągniemy wnioski na temat jej dynamicznych właściwości.

Myślę, że prawidłowe wyjaśnienie, dlaczego czarna dziura ma grawitację, jest wyjaśnieniem mechaniki kwantowej, ale myślę, że w wielu sytuacjach, w tym w tej, mechanika kwantowa symuluje mechanikę klasyczną, więc wyjaśnię, jak to możliwe, że mechanika klasyczna przewiduje że czarna dziura ma grawitację. Czytając odpowiedź z Quory, myślę, że zgodnie z ogólną teorią względności, pole grawitacyjne na zewnątrz czarnej dziury jest samopodtrzymujące i nie jest spowodowane przez materię wewnątrz czarnej dziury, a to pole grawitacyjne na zewnątrz czarnej dziury stale powoduje, że grawitacja pole wewnątrz działa tak, jak to robi. Zgodnie z filmem YouTube https://www.youtube.com/watch?v=vNaEBbFbvcY nie wiemy nawet, że materia nie znika, gdy osiąga osobliwość. Nie do końca wiem, jak działa ogólna teoria względności, ale po zapoznaniu się z prawami zachowania podejrzewam, że kiedy mały obiekt stały wpadnie do supermasywnej czarnej dziury, podlega on wyjątkowo niewielkiemu nagrzewaniu grawitacyjnemu i uwalnia znacznie mniej energii niż jego masa pomnożona przez $ c ^ 2 $ iw wyniku działania pola grawitacyjnego obiektu, wzrost masy czarnej dziury określonej siłą jej pola grawitacyjnego wzrasta prawie dokładnie masa obiektu, do którego wpadł. Chociaż to wyjaśnia klasycznie, jak to możliwe, że czarna dziura może istnieć, wszechświat naprawdę działa według mechaniki kwantowej, więc możesz się zastanawiać, jak grawitony uciekają z czarnej dziury.

W rzeczywistości izolowana czarna dziura o dowolnej masie, ładunku i momencie pędu ma niezmienne pole grawitacyjne, więc nie emituje grawitonów, których można oczekiwać, być może naprawdę bardzo niskoenergetycznych, w tym tych spowodowanych przez wolno zmieniające się pole grawitacyjne spowodowane przez Hawkinga promieniowanie. Myślę, że dwie orbitujące czarne dziury emitują falę grawitacyjną, więc uwalniają grawitony o wyższej energii. Zgodnie z mechaniką kwantową cząstki mogą funkcjonować jak fale, więc myślę, że grawitony powstają poza obiema czarnymi dziurami z ekstremalną niepewnością położenia i gdyby funkcja falowa mogła się zapaść prawie dokładnie do funkcji własnej operatora pozycji, zaobserwowalibyśmy interferencję każdego grawitonu ze sobą, ale nie wiem, czy istnieje sposób, aby zwinąć funkcję falową grawitonu do prawie dokładnie funkcji własnej operatora pozycji, tak jak w przypadku fotonu.

Aktualizacja:

W przeciwieństwie do wcześniejszych, teraz mam duże wątpliwości, czy fotony rzeczywiście istnieją, więc może to samo dotyczy grawitonów. Po raz pierwszy spekulowałem, że mogą one nie istnieć, kiedy zastanawiałem się, w jaki sposób można lepiej wyjaśnić klasycznie podgrzewanie żywności w kuchence mikrofalowej poprzez ogrzewanie za pomocą oporu elektrycznego. Zacząłem więc zadawać pytanie, po czym recenzja dała mi pytanie Czy można wyjaśnić efekt fotoelektryczny bez fotonów? i odpowiedź Czy można wyjaśnić efekt fotoelektryczny bez fotonów? że efekt fotoelektryczny można wyjaśnić bez fotonów.

Myślę, że wszyscy zbytnio komplikują swoje odpowiedzi.Po pierwsze, jak zauważyło wiele osób, promieniowanie grawitacyjne (za pośrednictwem grawitonów w kontekście mechaniki kwantowej) nie może uciec z wnętrza czarnej dziury.

Jeśli chodzi o sposób „ucieczki” informacji o masie czarnej dziury, odpowiedź jest inna w przypadku czarnych dziur zapadniętych niż wiecznych.W przypadku zapadniętych czarnych dziur, poprzedni stożek światła obserwatora zewnętrznego przecina całą masę, która trafi do czarnej dziury, zanim przekroczy ona horyzont, więc obserwator może „zobaczyć” całą masę.W przypadku wiecznych czarnych dziur, zewnętrzny obserwator może „zobaczyć” osobliwość białej dziury, którą otrzymujemy dzięki maksymalnemu rozszerzeniu metryki Schwarzchilda, która „mówi” obserwatorowi o masie czarnej dziury.

Czarna dziura przekazuje grawitację za pośrednictwem wirtualnych grawitonów. Nie należy go jednak mylić z jakimikolwiek wirtualnymi gluonami opuszczającymi czarną dziurę. Grawitony nie mogą opuścić czarnych dziur, tak samo jak światło nie może opuścić czarnej dziury. To się po prostu nie dzieje. Zamiast tego należy ją traktować jako czarną dziurę wypaczającą pole grawitacyjne (lub pole elektromagnetyczne przekazujące ładunek elektromagnetyczny), aby pokazać wszechświatowi, że ma pole grawitacyjne. Jakiekolwiek grawitony utworzone wewnątrz czarnej dziury nigdy nie opuszczają czarnej dziury. Zamiast tego czarna dziura wypacza przestrzeń i wszelkie inne pola kwantowe, tworząc wirtualne grawitony i wirtualne fotony, aby przekazać swoją obecność wszechświatowi. Twierdzenie o braku włosa mówi, że ładunek elektryczny, masa i spin są zachowane w czarnej dziurze. Jeśli chodzi o fizykę, żadna inna własność nie jest zachowana. Istnieje jednak szansa, że ​​na powierzchni czarnej dziury mogą istnieć nawet inne właściwości (inne niż ładunek trzech włosów, masa, spin) przechowywane na powierzchni czarnej dziury (nie objętość).

https://en.wikipedia.org/wiki/No-hair_theorem