¿hay una manera de dividir un agujero negro?

Question

Clásicamente, los agujeros negros pueden fusionarse, convirtiéndose en un agujero negro con una superficie de horizonte mayor que la suma de ambos componentes combinados.

¿Es termodinámicamente / estadísticamente posible dividir un agujero negro en múltiples agujeros negros? Si la suma de las áreas de los agujeros negros de producto excediera el área del agujero negro original, parece ser una transición estadísticamente favorable por el hecho solo que sería un estado con mayor entropía que el estado inicial

Answer 1

La pregunta se pide un agujero negro de dividir dicho que "el producto de los agujeros negros podrían exceder el área de la original agujero negro".

En la respuesta anterior, me han argumentado que para hacerlo se requiere al menos de dos agujeros negros chocan.

Sin embargo, la pregunta continua con la observación de que tal división en el agujero negro de mayor horizonte área "parece ser una estadística favorable de transición por el solo hecho de que sería un estado con mayor entropía que el estado inicial". La edición en mi respuesta anterior sugiere que esta afirmación sea correcta.

Sin embargo, este no es el caso. Para determinar lo que es una estadística favorable de transición requiere una comparación entre las alternativas de los resultados. Si hay un resultado que puede ser realizado en la abrumadora mayoría de más maneras de las que cualquiera de las alternativas, que es el que estadísticamente el resultado favorable.

Vamos a ver cómo funciona todo esto para dos colisión de agujeros negros. Como ejemplo, podemos tomar dos agujeros negros de 4N Planck de masas de cada uno. Vamos a considerar dos escenarios alternativos:

A) 'partir': 4N + 4N --> 6N + N + N

B) "fusión": 4N + 4N --> 8N

Un agujero negro que contiene N Planck de masas ha entropía $S = 4\pi N^2$. Por lo tanto, el estado inicial se ha entropía total $S = 128\pi N^2$ y se puede realizar en $e^S = e^{128\pi N^2}$ maneras.

Los productos finales de escenario A) tiene mayor entropía ($S = 152\pi N^2$) y se puede realizar en $e^{152\pi N^2}$ maneras. Para la gran N este número es mayor que el número de realizaciones para el estado inicial. Sin embargo, el escenario a) ¿ no representar estadísticamente la favorable transición.

Esto es debido a que el escenario B) conduce a la entropía $S = 256\pi N^2$ abarca abrumadoramente más microscópico de los estados: $e^{256\pi N^2}$.

La conclusión es que a pesar de la entropía creciente agujero negro reacciones de separación puede ser definido, estos no son realizables a partir de una física estadística perspectiva.

Answer 2

La termodinámica prohíbe el fraccionamiento de un agujero negro en múltiples agujeros negros más pequeños. La razón es que el resultado de dicha división violaría la primera ley de la termodinámica (conservación de la energía) y/o la segunda ley de la termodinámica (la entropía no disminuir).

Si la conservación de la energía es el honor, el producto sería múltiples agujeros negros con una suma de circunferencias (suma de la energía de contenido), igual a la circunferencia (contenido de energía) de la original agujero negro. Como consecuencia, la suma de las áreas de la superficie sería menor que el área de la superficie de la original agujero negro. Como el área de la superficie corresponde a la entropía, esto violaría la segunda ley de la termodinámica.

Sin embargo, es posible dividir un agujero negro en múltiples no agujero negro de los componentes. De hecho, esta es fácil: sólo tiene que sentarse y dejar radiación de Hawking hacer su cosa. La clave es que el resultado de la larga longitud de onda no agujero negro de los componentes no son localizados suficientemente pequeños para formar agujeros negros.

Lo que puede suceder, sin embargo, es que esta radiación de Hawking es capturado por otros agujeros negros. Este sería eficaz que dar un simple escenario para la división de un pequeño agujero negro en componentes que alimentan a varios grandes agujeros negros (con mucho más tiempo de evaporación veces). Este es termodinámicamente factible, pero probablemente no lo OP que tiene en mente.

[editar]Si a interpretar la "separación" de manera amplia y clasificar el último escenario como "agujero negro separación", a continuación, un montón de " la división de los procesos son termodinámicamente permitido. Por ejemplo, usted puede, en teoría, tienen dos colisión de agujeros negros de tres masas solares cada una, produciendo tres agujeros negros, dos de una masa solar y uno de los cuatro masas solares: 3M + 3M --> 4M + M + M. Clave es que la división de un agujero negro en dos no es posible. Usted necesita un adicional de agujero negro que participan en el proceso para asegurar la conservación de la energía y al mismo tiempo evitar la disminución de la entropía.[/edit]