я не готов осилить суровую математику этих процессов, увы...
но с бытовой точки зрения все популярные статьи на пальцах объясняющие этот механизм как мне кажется пишут чушь.
что пишут обычно - бла бла бла, в вакууме рождается пара виртуальных частиц, и через некоторое время взаимоуничтожается, не нарушая закона сохренения энергии более чем на время порядка планковского.
однако если это происходит рядом с ЧД то есть шанс что одна частица улетит прочь, а вторая будет затянута внутрь ЧД.
и вот тут происходит мошенничество.
далее объявляется что внутрь ЧД падает частица с отрицательной энергией.
с какого спрашивается перепугу? кто их отмаркировал?
напомню - обе частицы имеют положительную энергию, и частицы антивещества тоже. собственно именно поэтому вещество с антивеществом задорно и весело аннигилирует испуская фотоны с энергией идеально равной суммарной энергии частицы и античастицы.
в нашем случае - аннигиляция не произошла, виртуальные частицы порожденные квантовым бурлящим вакуумом материализовались, но с какого перепугу одной из них приписывается отрицательная энергия? она должна быть точно такой же положительной. а вот куда девается дефицит энергии, заимствованный данной парой частиц из вакуума - это хороший вопрос. если мы не можем эту энергию превратить в частицы или излучение - может ли быть, что она собственно будет направлена на дальнейшее искривление пространства? создавая эффект подобный темной материи - ведь фактически отрицательная энергия эквивалентна углублению потенциальной ямы в случае гравитации. в этом случае квантовые эффекты на границе ЧД будут приводить не к испарению ЧД, а к ускорению их роста - и за счет частиц которые провалились под горизонт, и за счет дополнительной кривизны пространства обусловленной эффектом отрицательной энергии вакуума.
где ошибка в моих рассуждениях?
вот пример популярной статьи
https://hi-news.ru/space/stiven-xoking-byl-prav-chernye-dyry-sposobny-isparyatsya.html
таких сотни на просторах интернета, во всех одно и то же - частица с "отрицательной" энергией проваливается в ЧД и энергия ЧД уменьшается.
не понимаю...

(0) Дефицита нет, отрицательная энергия получается в результате математического моделирования процесса ¯\_(ツ)_/¯
Тут фишка в том, что "отрицательная энергия", в отличие от античастицы - сугубо гипотетический объект, чьё наличие косвенно подтверждается матмоделью этих самых виртуальных частиц и, собственно, самим излучением Хокинга.

наврал. частицы созданные углубляют гравитационную яму, соответственно отрицательная энергия, которая должна была обнулиться при их аннигиляции - должна копенсировать рост гравитации. компенсировать рост гравитации не добавляя массы можно только одним способом - создавая пространство.
получается рост черных дыр и их "испарение" - собственно и обеспечивает эффект "темной энергии" - растягивая пространство? но этот эффект должен быть вблизи черных дыр, ученые же утверждают что он проявляется повсеместно и равномерно... опять не сходится.
(1) то что отрицательная энергия нематериальна - понятно, непонятно почему авторы приписывают эту отрицательную энергию частице это раз. а во вторых почему именно той которая падает внутрь? с точки зрения симметрии - процесс должен идти одинаково, соответственно внутрь должно падать частиц с положительной энергией ровно столько же сколько с "отрицательной". если бы это описание хоть сколько то соответствовало действительности.

Обе частицы имеют положительную энергию.
Внутрь чёрной дыры падает та, которая родилась внутри радиуса Шварцшильда. Другой же ничего не остаётся, как улететь, унося с собой кинетическую (тепловую) энергию.

Мне только непонятно, почему чёрная дыра при этом испаряется. Видимо, это какое-то дурацкое свойство мифического закона сохранения энергии, который в нашей Вселенной якобы соблюдается (на самом деле нет).

(3)в нашей вселенной это чёрная дыра, в соседней - белая дыра. Закон сохранения следует рассматривать в пределах савокупности всех Вселенных.

А почему только черные дыры? Вот есть Земля, у нее есть гравитационное поле, на некой к границе почему бы точно также не затягивать к себе виртуальные частицы?

так вот и я о том же. энергия ЧД увеличилась за счет того что под горизонтом родилась частица, либо упала под горизонт сразу после рождения. так же частица которая улетела прочь тоже унесла энергию, а откуда энергия то взялась?
соотношение неопределенностей запрещает брать энергию взаймы у вакуума на большое время, чем энергия выше - тем меньше живут виртуальные частицы.
(5) потому что у Земли поле слабое, оно не может помешать частицам взаимоуничтожиться, чтобы не нарушать баланс.

Как говорил один ютубовский физик - квантовую механику невозможно понять, её можно только принять и поверить. И что не надо даже пытаться найти объяснения квантовым эффектам в привычном мире.

(7) ни в коем разе не пытаюсь это делать. меня смущает явные ляпы в статьях на эту тему раз, и вопиющее нарушение симметрии, если это не ляпы - во что я верю еще меньше.
соответственно если кто-то видел адекватно описывающую испарение ЧД статью - поделитесь ссылкой я бы с удовольствием почитал.

(4) > в нашей вселенной это чёрная дыра, в соседней - белая дыра.
солнце или звезда.

(8) В том и суть, что нельзя "адекватно описать" эти эффекты без сурового матана, который не каждый инженер способен осилить.

(0) есть энергия работы, она положительная, а энергия одной из частиц отрицательная, норм же

(9) Черная дыра - это та же самая звезда, только очень тяжелая и очень маленькая.

вакуум - это тупик, а вот наличие эфира = твердь библейская или темная материя поменяет белибердовые модели с вакуумом, где исчезают и появляются неведомым образом частицы, на более реальные и логичные (причинноследственные)

(9) https://ru.wikipedia.org/wiki/Белая_дыра

(11) "есть энергия работы, она положительная".
Птля... Это как? Мой мозг сломался. Есть энергия (способность совершить работу). Есть работа. И на ее выполнение расходуется энергия. Как понять "энергия работы"? Что это?

(15) белиберда - придумаем все, чтобы ублажить хозяина, который дает денег на "науку"

(10) читал Пенроуза, того же Хокинга, - авторы умудряются описывать сложнейшие эффекты именно "на пальцах", в конце концов понимание в каком случае аналогия будет уместна и может быть приведена а в каком нет - это как раз отличает ученого на мой взгляд. умение видеть общность в совершенно разных на первый взгляд вещах и процессах.

(15) интеграл вдоль пути)

(18) Я надеюсь хоть путь то замкнутый?

(19) отрезок

(20) Ну тогда все... Меня учили, что сила умноженная на перемещение будет работа. Может быть положительной, может быть отрицательной. Но то, что это может быть "энергия работы", да еще и в обязательном порядке положительной - в мой мозг не помещается.

испарение черных дыр? Это что то новенькое....

(22) Ага. Новенькое. Лет 20 уже как новенькое

(4) Ну тогда этот "закон" переходит в разряд непроверяемых гипотез, т.е. перестаёт быть научным.

Википедия: "В квантовой же механике благодаря туннелированию появляется возможность преодолевать потенциальные барьеры, непреодолимые для неквантовой системы. Утверждение, что конечное состояние чёрной дыры стационарно, верно лишь в рамках обычной, не квантовой теории тяготения. Квантовые эффекты ведут к тому, что на самом деле чёрная дыра должна непрерывно излучать, теряя при этом свою энергию."

Рассуждения:
Тааак. Благодаря туннелированию у частиц появляется возможность преодолевать барьеры. Потом появляются Квантовые Эффекты, которые способствуют излучению чтобы что то терять.

"Аналогом туннельного эффекта в волновой оптике может служить проникновение световой волны внутрь отражающей среды." Ну то-есть  есть такая вот загогулина когда получается когда нельзя но чучуть можно. С дырами черными я так понимаю - это когда все притягивается, то чучуть можно и не притягиваться. так сказать вылетают кванты (интересно как их теперь отличить от излучения хоккинга)

дак погоди (0) в этих ваших википедиях
В случае чёрной дыры ситуация выглядит следующим образом. В квантовой теории поля физический вакуум наполнен постоянно рождающимися и исчезающими флуктуациями различных полей (можно сказать и «виртуальными частицами»). В поле внешних сил динамика этих флуктуаций меняется, и если силы достаточно велики, прямо из вакуума могут рождаться пары частица-античастица. Такие процессы происходят и вблизи (но всё же снаружи) горизонта событий чёрной дыры. При этом возможно, что одна из частиц (неважно какая) падает внутрь чёрной дыры, а другая улетает и доступна для наблюдения. Из закона сохранения энергии следует, что такая «упавшая» за горизонт событий частица из рождённой виртуальной пары должна обладать отрицательной энергией, так как «улетевшая» частица, доступная для удалённого наблюдателя, обладает положительной энергией.

тоже пишут про положительную энергию и отрицательную

(25) "Потом появляются Квантовые Эффекты".
1. Не потом. А вначале. Именно благодаря квантованию энергии виртуальных частиц возможен эффект туннелирования. А не наоборот.
2. Именно исходя из закона сохранения в результате флуктуаций рождается две частицы. (При этом сделаем засечку, что это частицы виртуальные. Сиречь сгустки энергии. Не вещества.) Одна с положительной энергией, вторая с отрицательной.
3. Мы видим частицу с положительной энергией. Следовательно делаем вывод о том, что частица с отрицательной уехала за горизонт событий. Тем самым уменьшив энергию ЧД. Что и назвали "испарением".

(26) Закон сохранения энергии действует только для замкнутых систем. Когда учёные ввели чёрные дыры, они фактически ввели параллельные вселенные, недоступные для наблюдения, но в которые безвозвратно улетает масса и энергия. Кроме того, ускоренное расширение Вселенной ясно показывает, что в нашу Вселенную идёт приток энергии извне. Итак, из нашей Вселенной масса и энергия улетают в чёрные дыры, а в нашу Вселенную идёт такой мощный приток, который раздувает нашу Вселенную с ускорением. Грубо говоря, от этой энергии мы в процессе взрыва.

По-моему, этого вполне достаточно, чтобы сдать "закон сохранения энергии" на свалку научной истории где-то по соседству с эфиром и теплородом.

(27)Я верно понял? Та частица что ушла в дыру - испарение, а другая - это излучение хоккинга?

только я не понял это и есть эффект туннелирования? или там частицы внутри черной дыры "вылетают" - за счет эффекта туннелирования

(28)я не против где поставить подпись?

(30) щас создам петицию на change.org

(29)+если так "Та частица что ушла в дыру - испарение, а другая - это излучение хоккинга?"

верней не частица а антиматерия ж там. получается материя ушла к нам. антиматерия в дыру. и тем самым гдето в дыре аннигилировала с материей черной дыры, тем самым уменьшила ее на какую-то часть, что можно называть как испарение.

Но блин я согласен с (0) какая к черту отрицательная энегрия.

(21) все правильно, это "школьная" условность

(27) 2 - неверно, соответственно вывод в 3 тоже.
поясню на пальцах - если бы энергия была отрицательной у античастицы - то при столкновении с частицей - было бы ничего, а на практике мы имеем 2 фотона, уносящих суммарную энергию и импульс.
если речь про виртуальные частицы - все точно так же. если бы одна из них имела отрицательную энергию - то никакого нарушения закона сохранения не было, и не пришлось бы привлекать соотношение неопределенностей, и жить эта пара виртуальная (частица-античастица) могла бы бесконечно долго.

(29) эффект туннелирования - немного другое. там про ситуацию когда слева и справа от барьера - области с разрешенной энергией, и туннелирование - как раз прохождение частицы через непроходимый (классически) барьер благодаря квантовым эффектам. в случае ЧД - у нас не 2 области рарешенных энергий разделенных барьером, а наклонный потенциал сваливающийся в дыру.

(34) "на практике мы имеем 2 фотона"
Никаких "на практике".
"Излуче́ние Хо́кинга — гипотетический процесс излучения чёрной дырой разнообразных элементарных частиц".
Это пока всего лишь теория. И в этой теории сумма энергий двух частиц равна "0".

(35)Получается у нас и испарение и излучение - это принципиально разные эффекты, а не одно и тоже но с разных ракурсов да?

(28) "Когда учёные ввели чёрные дыры, они фактически ввели параллельные вселенные, недоступные для наблюдения, но в которые безвозвратно улетает масса и энергия."
Изображение черной дыры недавно получили. А концепцию объекта получили еще в 1784 году. Безвозвратно ничего не исчезает в ЧД, она испаряется, излучая вещество.
"Кроме того, ускоренное расширение Вселенной ясно показывает, что в нашу Вселенную идёт приток энергии извне."
Откуда такое утверждение? Когда граната взрывается извне ничего не приходит, энергия разлета заложена в ней самой.

" Итак, из нашей Вселенной масса и энергия улетают в чёрные дыры, а в нашу Вселенную идёт такой мощный приток, который раздувает нашу Вселенную с ускорением. Грубо говоря, от этой энергии мы в процессе взрыва."
Откуда идет? Бритва Оккама режет это утверждение на раз.

(36)Но позвольте Коллега, у нас тут при аннигиляции идет выделение энергии, получается никак не 0.

(39) Одна из частиц, оказавшаяся чуть ниже горизонта событий, падает внутрь чёрной дыры, а другая, оказавшаяся чуть выше горизонта, улетает, унося энергию (то есть часть массы) чёрной дыры.

(38) >> Изображение черной дыры недавно получили

Очень интересно, как? Ведь чёрная дыра ничего не излучает по определению, значит сфотографировать её нельзя.

(38) Энергия гранаты была запасена раньше и заложена в неё. Мы же утверждаем, что после Большого Взрыва вся ранее запасённая энергия была высвобождена в процессе инфляции. Но теперь обнаружено, что Вселенная всё равно расширяется с ускорением, значит есть какая-то дополнительная энергия, которая растягивает Вселенную.

(39) У вас может и да. Но в теории (подчеркну еще раз "теории") энергия двух виртуальных частиц таки равна "0". И одна из них уезжает на нашу сторону горизонта, другая (с отрицательной энергией) - внутрь ЧД, уменьшая еЯ энергию.

(36) я в общем про аннигиляцию частицы и античастицы, а не про излучение хокинга конкретно.
это процесс практический многократно проверенный в лабораториях и все результаты подтверждены с высочайшей точностью.
(40) не понимаю. с чего вдруг вторая частица падающая в дыру уменьшает ее энергию. если процессы слияния ЧД которые мы уже можно считать что наблюдали - благодаря гравитационным волнам, - говорят нам о другом.

(42) ответьте тогда на простой вопрос. с какой стати внутрь ЧД всегда валятся частицы с "отрицательной энергией" ?  с какой радости? если известно что рождаются они спонтанно и имеют соответственно совершенно произвольно направленные векторы импульса. а значит должны с такой же вероятностью частицы с отрицательной энергией лететь наружу, а положительные - внутрь.
как?

(42) и насчет "в теории энергия должна быть равна нулю" - неверно.
суммарная энергия может быть ненулевой, собственно благодаря ей виртуальные частицы и возникают, НО - это значение энергии и время жизни связаны соотношение неопределенностей Гейзенберга. если бы суммарная энергия была ноль ничто не мешало бы этим частицам жить вечно.

(42)Это я понимаю, но смотрите (37) Это испарение или излучение?

(28) С чего бы это ускоренное расширение говорит о притоке энергии извне? Может она еще просто находится в процессе взрыва, причем в активной его фазе, когда скорость еще только разгоняется.

(44)Согласен по теории вероятности внутрь должно лететь 50% отрицательных и 50% положительных.

(41) Почитай для начала "Вселенная в электроне" для подростков советская книжка, там все на пальцах и в картинках расписано, как это работает. ЧД например может затянуть соседнюю звезду и светиться все это будет, как новогодняя елка. Понятие "Аккреции" например хорошо объясняет светимость ЧД.

(44) "С какой стати внутрь ЧД всегда валятся частицы с "отрицательной энергией".
Не всегда. Иногда флуктуации возвращают все в зад. И все становится как будто из вакуума и не возникали сгустки. Иногда за горизонт падают оба сгустка. И только когда один из них улетает за пределы - тогда закон сохранения требует, что бы в границы горизонта упала другой. С отрицательной энергией.

(46) В условиях полевых взаимодействий - оба термина обозначают одно и то же. Потерю энергии.
Просто уравнения квантового мира офигенно похожи на уравнения термодинамики. Потому и термины применяются похожие. Хотя суть процессов они передают не точно.

(49) вот та самая фотография https://lenta.ru/articles/2019/04/14/blackhole

Выглядит как чушь или нарисованная фигня, соответствующая теории. Это подгонка под ответ.

(52) цитата из статьи
>> Полученную радиотелескопами информацию можно интерпретировать по-разному и сгенерировать таким образом целый «зоопарк» изображений.

(41)>>Но теперь обнаружено, что Вселенная всё равно расширяется с ускорением, значит есть какая-то дополнительная энергия, которая растягивает Вселенную.
Не обязательно, может расширение преодолело какое нибудь сопротивление, например энергии темной материи и стала расширяться быстрее.
Или если отказаться от гипотезы Большого взрыва, а руководствоваться "космологией черной дыры".

(52) Так можно к любому изображению придраться. Даже к очень реалистичному. Ученые на изображении увидели, что хотели увидеть. Поглядим, что дальше будет.

(50) отлично. что запрещает не рассмотренный в перечислении случай - когда внутрь падает частица с положительной энергией, а наружу улетает с отрицательной?
учитывая статистический характер явления - эта ситуация должна была бы полностью уравновешивать улет частиц с положительной энергией и никакого испарения бы по факту не наблюдалось. значит?

(56) так там диполь в флуктуации, чд его ориентирует строго к себе плюсом)

(57)Согласно закону...?

(56) Тут вообще все просто. На светлой стороне силы (до горизонта событий) E=m*c*c. И все со знаком "+". И "м" и "с". И это мы видим. Ну как видим..? Считается, что мы уже уловили излучение Хокинга. А оно имеет положительную энергию. И даже если не уловили, то уж точно никогда не сможем увидеть поток отрицательных энергий. (Здесь нужно понимать, что речь не идет о аналогах заряда, где вполне есть "+" и "-" или направлении спина...) А именно энергий. Для существования которых нужно в Е=МСС иметь отрицательную массу. Поскольку скорость то положительна.
Как то так.

(58) Диполь согласно закону сохранения.
Ну... не диполь конечно в смысле например молекулы. Два возмущения поля с энергией противоположных знаков.

+ (60) И ориентации никакой нет. Просто все, что может свалить от ЧД имеет положительную энергию. Соответственно все, что упало за горизонт (из каждой соответствующей пары сгустков) имеет энергию отрицательную.

(61)не убедил.

(61) чему соответствует частица с отрицательной энергией? чему? что это?
напомню, что в случае сверхмассивных черных дыр в миллиарды солнечных масс условная граница - совершенно незаметна для наблюдателя, который будет ее пересекать. там нет никаких экзотических условий прямо под горизонтом, пока мы не приблизились к сингулярности. с какого перепугу повторяю тот факт что мы пересекли какую-то чисто математическую границу, и никакие физические свойства вокруг не изменились вдруг начинает этот факт позволять существовать частицам с отрицательной энергией? с какой стати? не говоря уже о том что сам по себе понятие частица с отрицательной энергией - абсурдно.

(62) от противного, типа в нашей вселенной минусовой не бывает, физики шутят

(62) Та... Я и сам не сильно то "убежденный". Я например не понимаю как поведет себя сгусток с отрицательной энергией на нашей стороне. Ну вот например если оно не просто математическая абстракция. Да и сам смысл "отрицательная" энергия напоминает анекдот про секретный танк, выдерживающий температуру - 300 К.

(63) Этот факт не "позволяет" чему-то существовать, а горизонт событий не даёт схлопнуться паре виртуальных частиц.

>сам по себе понятие частица с отрицательной энергией - абсурдно

С этой точки зрения на какой странице квантмех ни открой - везде абсурд, ибо свести тамошние законы к макромиру невозможно.

(24) теорию струн тоже пока никому не удалось проверить, однако ей все оперируют

(67) а как же теорема о эквивалентности определений температуры?)

(69) Что за теорема такая?

(70) что все определения температуры идентичны