Могу ли я сделать черную дыру с одним или двумя атомами?

Так что я смотрел что-то, что сказал

если бы мы сжали Землю до размеров арахиса: мы получили бы черную дыру;

если мы сжали гору Эверест в несколько нанометров; мы бы получили черную дыру.

Могу ли я сделать черную дыру с одним или двумя атомами? Если да, станет ли он больше и превратится в черную дыру нормального размера?

black-hole

— Брэдли
источник

Подобный вопрос здесь: astronomy.stackexchange.com/questions/12466/… При массе пары атомов вы сталкиваетесь с проблемой квантовой гравитации, которая не решена.

— userLTK

Это бессмысленный и плохой вопрос. Динамика атомов описывается квантовой механикой, а черные дыры являются предсказанием классической (не квантовой) теории.

— Уолтер

@ Вальтер Тот факт, что мы не разработали теорию, необходимую для ответа на вопрос, не делает этот вопрос «бессмысленным» или «плохим». Действительно, каждое продвижение, которое когда-либо было сделано в теории, было сделано, потому что кто-то задал вопрос, на который не могла ответить тогдашняя современная теория.

— Дэвид Ричерби

@DavidRicherby Я не согласен с уважением. Правильный ответ на этот вопрос (кроме «Да и Нет» :-)) заключается в том, что это не правильно сформулированный вопрос.

— Карл Виттофт

@CarlWitthoft Сказать, что это не правильно сформулированный вопрос - это хорошо. Я возражал против того, чтобы сказать, что это бессмысленно и плохо только потому, что у нас нет теории квантовой гравитации.

— Дэвид Ричерби

Ответы:

Есть два ответа: да и нет.

$\frac{2GM}{c^2}$ $6.7\times10^{-11}$ $\mathrm{m/s}$ $2\times10^{-26}\mathrm{kg}$

\frac{2 \times (6.7 \times 10^{- 11}) \times (2 \times 10^{- 26})}{300000 000^{2}} \approx 3 \times 10^{- 53} m e t r e s

$\frac{2\times (6.7\times10^{-11})\times (2\times10^{-26})}{300 000 000^2}\approx 3\times10^{-53}\ \mathrm{metres}$

Таким образом, фактический ответ - « нет», так как нет никакого способа сжать атом до этого размера. Здесь важно то, что этот размер настолько мал, что такие маленькие объекты ведут себя не как маленькие шарики, а как объекты квантовой механики. Но черная дыра - это гравитационный объект, моделируемый общей теорией относительности, а теория относительности и квантовая механика плохо работают вместе. Другими словами, у нас нет научной модели для описания поведения черной дыры атомной массы.

Стивен Хокинг показал, что маленькие черные дыры нестабильны, поэтому черная дыра с атомной массой будет очень нестабильной, испаряясь за очень короткое время.

— Джеймс К
источник

Нет ли здесь переходного свойства? В «нормальной» черной дыре разве все так сжато, что даже атомы попадают в радиус Шварцшильда?

— Дэвид говорит восстановить Монику

Разве Стивен Хокинг на самом деле не предложил механизм, с помощью которого маленькие черные дыры будут нестабильны и испаряются? Можно доказать, что этот механизм согласуется с теорией, но это не доказывает, что это действительно происходит.

— Дэвид Ричерби

@DavidRicherby Да, и Эйнштейн предложил механизм, посредством которого массы притягиваются друг к другу. Это все теория. Никто непосредственно не наблюдал черную дыру. Но черные дыры и излучение Хокинга общеприняты.

— Джеймс К

10^{- 18}

$10^{-18}$

Я думаю, что ответ - нет .

Если мы попытаемся сжать эти атомы, мы в конечном итоге (в конечном итоге) с ядрами достаточно близко, чтобы заставить слиться. Слияние означало бы, что мы сформировали одно ядро.

Этот этап неизбежен.

Итак, теперь ваш вопрос об двух атомах сводится к тому, может ли одно ядро образовать черную дыру? ,

Ядро - это своего рода сложная смесь кварк-глюон, и если мы сжимаем ее больше, мы получаем очень плотную версию того, что у нас, по сути, нет физики для правильного моделирования.

Крайне маловероятно, что обычная общая теория относительности может быть применена к чему-то, что будет настолько маленьким, что на самом деле будет меньше, чем мы думаем, что сможем применить квантовую теорию. И плотность энергии, задействованная в этот момент, была бы настолько высокой, что наши нынешние теории уже не имеют смысла. Нам нужна квантовая теория гравитации, чтобы сделать это, и у нас нет той, которая работает достаточно хорошо. На самом деле мы даже не уверены, что квантовая теория гравитации позволит нам перейти к таким маленьким масштабам с высокой энергией - даже это неизвестно.

Итак, мы в неизведанных водах.

Так почему "нет"?

Что ж, чтобы вызвать такое сжатие ядра, мы должны были бы приложить энергии к очень маленькой области пространства - меньше, чем мы думаем, что это возможно сделать из-за последствий принципа неопределенности. Проще говоря, за пределами некоторой точки мы не сможем одновременно сказать, где находится ядро и как быстро оно движется. Было бы невозможно ограничиться меньшим регионом. Это произойдет задолго до того, как мы достигнем радиуса Шварцшильда, примерно на длине Планка .

Как вы увидите из ответа @ James-K, радиус Шварцшильда составляет около ^10–53 м, а длина Планка на 18 порядков больше, примерно на ^10–35 м.

Таким образом, мы не могли реально ограничить и сжать наше ядро в достаточно маленькое пространство, чтобы когда-либо достичь его размера черной дыры.

Теперь мы можем сделать общее утверждение о том, что новая теория может предоставить некоторую лазейку, которая позволит нам обойти это, но это кажется маловероятным, поскольку мы ожидаем, что новая теория воспроизведет большую часть того, что мы уже знаем в этих пределах. Трудно представить, что принцип неопределенности «уходит», поэтому я не вижу выхода из этого.

Есть недоказанная возможность да.

Квантовая теория гравитации, которая работает, может (повторить, может или не может ) обнаружить, что гравитация в таких масштабах меняет свой характер и позволяет ей формировать горизонты событий в больших размерах, чем мы в настоящее время ожидаем для таких диапазонов массовых энергий.

Но у нас нет никаких доказательств в поддержку этой идеи, и я не буду преобразовывать «нет» в «возможно, да», просто чтобы оставить место для любой дикой идеи. Это научная фантастика, а не наука.

— StephenG
источник

MathJax не показывает такие единицы измерения… mбыл отформатирован как переменная.

— JDługosz

Небольшое дополнение к ответам выше (мне нравится ответ длины Планка). Считалось, что теоретически возможно создать очень маленькие черные дыры в ЦЕРНе, но эта теория требовала существования дополнительных измерений . Поскольку никаких черных дыр не наблюдалось, теория дополнительных измерений (в очень малых масштабах) получила удар.

Даже если эти черные дыры могут быть созданы, по прогнозам, они очень быстро испаряются. (одна миллиардная часть из одной миллиардной доли секунды), но даже такая скорость распада должна быть заметной. Никто не был замечен.

Стоит также спросить, действительно ли ЦЕРН очень быстро разбивает два протона, и если это делает черную дыру (теоретически), то есть, притворяется, что это возможно. , , Будет ли эта теоретическая черная дыра состоять из двух протонов или она состоит из двух протонов и 14 ТэВ плюс кинетическая энергия? Я думаю, что точнее сказать, что такая черная дыра действительно создается из кинетической энергии, а не сами атомы.

Некоторые могут назвать это расщеплением волос на шредингеровской кошке, но я думаю, что это важный момент. Огромная кинетическая энергия столкновения со скоростью, близкой к скорости света, может просто создать микро-черную дыру, и в этом случае именно кинетическая энергия должна называться основным ингредиентом, а не атомами.

— userLTK
источник

Интересный взгляд на это.

— StephenG

Идея теорий с дополнительными измерениями состоит в том, что существуют дополнительные (4-е, 5-е и т. Д.) Пространственные измерения, которые очень малы, и, как следствие, гравитация намного сильнее в масштабах, меньших, чем размер этих дополнительных измерений. Это понижает масштаб Планка (энергии) до энергий, доступных на коллайдерах, таких как LHC.

— Андре Хольцнер,