Apakah ada penjelasan yang lebih baik tentang radiasi Hawking?

Saya menulis artikel tentang radiasi Hawking, dan menemukan saya punya masalah. Penjelasan "diberikan" yang saya temukan di Wikipedia dan di tempat lain tidak memuaskan:

"Wawasan fisik ke dalam proses dapat diperoleh dengan membayangkan bahwa radiasi partikel-antipartikel dipancarkan dari luar horizon peristiwa. Radiasi ini tidak datang langsung dari lubang hitam itu sendiri, tetapi lebih merupakan hasil dari partikel virtual yang" didorong "oleh gravitasi lubang hitam menjadi partikel nyata ^[10] . Ketika pasangan partikel-antipartikel diproduksi oleh energi gravitasi lubang hitam, pelarian salah satu partikel menurunkan massa lubang hitam ^[11]. Pandangan alternatif dari proses ini adalah bahwa fluktuasi vakum menyebabkan pasangan partikel-antipartikel tampak dekat dengan horizon peristiwa lubang hitam. Salah satu pasangan jatuh ke dalam lubang hitam sementara yang lain lolos. Untuk mempertahankan energi total, partikel yang jatuh ke dalam lubang hitam pasti memiliki energi negatif ... "

Itu bergantung pada partikel virtual dan partikel energi negatif. Namun fluktuasi vakum tidak sama dengan partikel virtual, yang hanya ada dalam matematika model , dan kita tahu partikel energi negatif. Jadi saya mencari penjelasan yang lebih baik. Artikel Wikpedia juga mengatakan ini:

"Dalam model lain, prosesnya adalah efek tunneling kuantum, di mana pasangan partikel-antipartikel akan terbentuk dari ruang hampa, dan satu akan terowongan di luar horizon peristiwa ^[10] ."

Namun itu menunjukkan produksi pasangan terjadi di dalam horizon peristiwa, yang tampaknya mengabaikan pelebaran waktu gravitasi tak terbatas, dan bahwa salah satunya a) muncul di luar cakrawala peristiwa dan b) keluar sebagai radiasi Hawking ketika produksi pasangan biasanya melibatkan penciptaan sebuah elektron dan positron. Sekali lagi itu tidak memuaskan. Begitu:

Apakah ada penjelasan yang lebih baik tentang radiasi Hawking?

Andy Gould mengusulkan derivasi klasik radiasi Hawking dalam makalah yang agak kabur dari tahun 1987 . Argumen penting adalah bahwa lubang hitam harus memiliki entropi yang terbatas, tidak nol (jika tidak Anda bisa melanggar hukum kedua termodinamika dengan lubang hitam). Selain itu, entropi lubang hitam harus bergantung hanya pada daerahnya (jika tidak, Anda dapat mengubah area lubang hitam melalui proses Penrose dan menurunkan entropi dan membuat mesin gerak abadi). Jika lubang hitam memiliki entropi dan massa, maka ia memiliki suhu. Jika memiliki suhu, maka harus memancarkan secara termal (jika tidak, Anda bisa lagi melanggar hukum kedua termodinamika).

Tentu saja, jika Anda melihat suhu radiasi Hawking, ada konstanta Planck di sana, jadi ia harus tahu sesuatu tentang mekanika kuantum, bukan? Tapi ternyata itu sebenarnya termodinamika secara umum yang tahu tentang mekanika kuantum, bukan relativitas umum --- Konstanta Planck hanya diperlukan untuk menjaga agar entropi terbatas (dan karenanya suhu tidak nol). Ini berlaku untuk black hole dan blackbodies.

Ada penjelasan yang cukup bagus di halaman web ini . Bagian penting adalah ini:

dalam ruangwaktu melengkung tidak ada sistem koordinasi yang "terbaik" ini, yang inersia. Jadi, bahkan berbagai pilihan koordinat yang sangat masuk akal pun dapat memberikan ketidaksetujuan tentang partikel vs antipartikel, atau apa kekosongannya. Ketidaksepakatan ini tidak berarti bahwa "semuanya adalah relatif", karena ada formula bagus untuk bagaimana menerjemahkan antar deskripsi dalam sistem koordinat yang berbeda. Ini adalah transformasi Bogoliubov.

Secara khusus, dia melanjutkan dengan mengatakan

di satu sisi kita dapat membagi solusi persamaan Maxwell menjadi frekuensi positif dengan cara yang paling jelas bahwa seseorang yang jauh dari lubang hitam dan jauh di masa depan akan melakukannya ...

dan di sisi lain kita dapat memecah solusi persamaan Maxwell menjadi frekuensi positif dengan cara yang paling jelas bahwa seseorang jauh di masa lalu, sebelum keruntuhan menjadi lubang hitam telah terjadi akan melakukannya.

Jadi, apa yang diamati oleh pengamat di masa lalu adalah ruang yang benar-benar kosong tanpa partikel (non virtual) atau antipartikel, pengamat di masa depan mungkin melihat sebagai ruang dengan partikel (dan antipartikel) yang sangat baik di dalamnya. Partikel-partikel itu adalah radiasi Hawking.