Cтраница 4
Рассмотренное классическое явление суперрадиации имеет квантовый аналог: спонтанное рождение частиц из вакуума в гравитационном поле вращающейся черной дыры. Поскольку в физическом вакууме равно нулю лишь среднее значение поля, а сами поля флуктуируют около нулевых значений, то амплитуда тех вакуумных флуктуации, для которых выполняется условие усиления, непрерывно возрастает, что проявляется в рождении реальных квантов поля. [46]
Кроме того, мы видели в § 6.5, структура аналитического продолжения решения для метрики пространства-времени внутри заряженной и вращающейся черной дыры весьма сложна и выглядит даже фантастической. Действительно ли, эта структура хоть в какой-то степени осуществляется при реальном образовании черной дыры. [47]
Пенроуз [453] использовал это свойство черных дыр Керра в замечательном мысленном эксперименте для демонстрации того, что вращающиеся черные дыры являются потенциально громадными хранилищами энергии. Ее траектория подобрана так, чтобы она попадала внутрь статического предела. [48]
Рассмотренное классическое явление суперрадиации имеет квантовый аналог: спонтанное рождение частиц - из вакуума в гравитационном поле вращающейся черной дыры. Поскольку в физическом вакууме равно нулю лишь среднее значение поля, а сами ноля фпуктуируют около нулевых значений, то амплитуда тех вакуумных флуктуации, для которых выполняется условие усиления, непрерывно возрастает, что проявляется в рождении реальных квантов поля. [49]
Приведенная оценка показывает, что для черныя дыр, возникающих при коллапсе звезд, подобные квантовые эффекты крайне малы даже для быстро вращающихся черных дыр. Заметим, что приведенные формулы касаются лишь безмассовых частиц ( фотонов, нейтрино, гравитонов), скорость рождения массивных частиц существенно меньше. [50]
Поскольку движение частиц в приближении геометрической оптики непосредственно связывается с распространением волновых пакетов, естественно ожидать, что при определенных условиях падение волны на вращающуюся черную дыру также может приводить к усилению этой волны. Убедимся ( с помощью теоремы Хокинга), что этот процесс действительно возможен, и выведем условия, при которых он имеет место. [51]
Исходя из аналогии с задачами из физики плоского пространства, Зельдович [228, 229] ясно понимал, что некоторые моды волновых полей излучения должны рассеиваться с усилением вращающейся черной дырой посредством механизма суперрадиации ( разд. [52]
Аналогичное явление квантового рождения частиц - см. Зельдович ( 1971, 1972), Старобинский ( 1973), Мизнер ( 1972), Унру ( 1974) - происходит в гравитационном поле вращающихся черных дыр. Напомним, что рассмотренное в предыдущей главе явление суперрадиации имеет чисто классический характер. Это проявляется, в частности, в том, что коэффициент усиления не зависит от постоянной Планка. [53]
Следующий период относится к середине шестидесятых - началу семидесятых годов, когда после работ Синга, Крускала и других, в которых было получено полное решение для задачи Шварцшильда, и работы Кер-ра ( 1963), обнаружившего решение, описывающее гравитационное поле вращающейся черной дыры, началось интенсивное теоретическое изучение общих свойств черных дыр и их классических взаимодействий. В это время были доказаны ставшие теперь классическими теоремы об отсутствии волос у черных дыр ( т.е. об отсутствии каких-либо внешних индивидуальных признаков, кроме массы, момента импульса и заряда), о существовании сингулярности внутри них, о возрастании площади поверхности черных дыр. [54]
Массу вращающейся черной дыры можно уменьшить, не нарушая теоремы Хокинга только в том случае, если при этом одновременно уменьшается и величина ее углового момента. [55]