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対生成で生じた負のエネルギーの粒子がブラックホールに吸い込まれることでブラックホールの質量が減り、蒸発すると聞いたのですが、どうして負のエネルギーの方の粒子が吸い込まれるのですか?
正のエネルギーの方の粒子はこの時、吸い込まれないのですか?

どなたか教えて下さい。

A 回答 (4件)

理論物理学は解釈次第なので迷うかと思いますが...


(Physical Review DやPhysical Review Lettersでは,8次元や10次元,ブラックホールにブラックプレーンなんて当たり前ですし)

例えば,エネルギーの低いほうが境界を破って陥るという解釈も可能です.で,マイナスのエネルギーをプラスするってことはエネルギーが減ると.
なお,ブラックホールからエネルギーを取り出す話はホーキングよりも師のペンローズが先駆けですので,ご参考に.
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とりあえず誰に聞いたのかはわかりませんが、


そもそも「負のエネルギーの粒子」というのはありません。
(厳密には、エネルギーは相対的なものなので、定義次第なのですが、通常は「理論的にそれ以下にはなり得ない最低のエネルギー」を0と定義します。したがって負のエネルギーなるものは存在しないのです。)

問題のブラックホールの蒸発です。
1.ブラックホール近傍(外側)での対生成を考える。
2.通常、対生成された仮想粒子はすぐに対消滅してしまう。
3.しかしなかには、対消滅する前に、対生成された粒子の一方だけがたまたまブラックホールに吸い込まれる場合がある。
4.この場合、遠方からみた限りでは、あたかもブラックホールから粒子が単体で飛び出したのと同じに見えます。これがブラックホールの蒸発です。
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負のエネルギーの粒子じゃないです。



 最も普通に生じるのは電子と陽電子が対発生する現象です。電子、陽電子共に0.51MeVの質量を持つ、つまり正のエネルギーの粒子です。 合わせて1MeVのエネルギーがどこから来たのか。これは真空の揺らぎ、と呼ばれる現象です。まぐれでたまたま1MeVのエネルギーが生じ、対発生が起こるんですね。(実験的にも確認されています。)
 そして、対発生した電子や陽電子ががいずれその反粒子である陽電子や電子と出会えば、対消滅が起こるわけで、これで帳尻が合うわけですが、一方がブラックホールに落ちてしまうと、実質的に粒子一個が発生したことになる。これはブラックホールから出てきた、と解釈して差し支えない。
 陽電子の方程式を読むと、陽電子とは電子が時間をさかのぼっている姿である、という解釈も可能なんです。従って、「ブラックホールから時間を逆行して飛び出し、ちょうど対発生した位置・時刻に至って、こんどは時間を順行する電子となった。」と解釈しても良い。ということはブラックホールから電子(あるいは陽電子)が飛び出してくることが出来る。
 そういうわけで、ブラックホールはだんだん軽くなって、ついには消滅してしまう。これがホーキング先生の言うブラックホールの蒸発です。
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hikaruです



対生成した正の粒子ももちろん吸い込まれます
対生成したときに周りのエネルギーを使って
その空間が負の状態になっているのです

そのまま対消滅したらエネルギーはゼロに戻るのですが
片一方の粒子がブラックホールに吸い込まれるため
粒子がブラックホールから生成しているように見えます

負になったエネルギーはブラックホールを
蒸発させるために使います


よく考えると変なのですが
物理学(ホーキングの説)では一般化してます
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