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TomS
BeitragVerfasst am: 01. Jun 2014 00:35    Titel:

Richtig, muss es aber auch nicht ;-)

Diese Teilchen "entstehen" nicht, sie "sind da".

Das ist das, was Hawking's Rechnung besagt. Der Zustand, der einem Beobachter in der fernen Vergangenheit als Vakuum erscheint, erscheint einem Beobachter in der fernen Zukunft als thermischer Zustand.

Es bringt m.E. nichts, darum mehr Worte zu machen.
Peff
BeitragVerfasst am: 01. Jun 2014 00:27    Titel:

Das erklärt aber nicht, wie die Teilchen entstehen.
TomS
BeitragVerfasst am: 31. Mai 2014 21:41    Titel:

Nein, nennen wir das Kind beim Namen!

Hawking tut - vereinfacht gesprochen - folgendes: er definiert einen Vakuumzustand |0> indem er fordert, dass keine aus der (unendlich fernen) Vergangenheit einlaufende Teilchen existieren. Das ist die übliche Definition des Vakuums in der Quantenfeldtheorie.

Dann betrachtet er diesen Zustand in der (unendlich fernen) Zukunft. In Abwesenheit von Gravitationsfeldern entspricht der Vakuumzustand |0> dem der unendlich fernen Zukunft |0'>. In Anwesenheit eines Ereignishorizontes zeigt sich nun, dass die Definition von "Teilchen" in der Vergangenheit und in der Zukunft nicht übereinstimmt. Demzufolge entspricht dann auch |0'> nicht mehr |0>.

Hawking zeigt also, dass sich |0> in einen Zustand |U> entwickelt, der Teilchen im o.g. Sinne enthält. Die Hawkingstrahlung resultiert also daraus, dass die Definition von "Teilchen" und "Vakuum" bei Anwesenheit eines Horizontes nicht mehr eindeutig sind.
Peff
BeitragVerfasst am: 31. Mai 2014 13:45    Titel:

Streichen wir also das Wort "virtuell" und ersetzen es durch "nicht beobachtbar"?
Der Erklärung tut das aber keinen Abbruch.
TomS
BeitragVerfasst am: 31. Mai 2014 13:02    Titel:

Peff hat Folgendes geschrieben:
Hawking selbst spricht in seiner Beschreibung der Hawkingstrahlung von virtuellen Teilchen.

Ja, leider.

Peff hat Folgendes geschrieben:
Für Laien (wie mich) ist diese Erklärung sehr gut verständlich und auch ausreichend.

Hawking erweckt den Anschein, dass seine virtuellen Teilchen dieselben wie die aus den Feynmandiagrammen wären. Das ist aber falsch. Und damit ist Hawkings Erklärung eben nicht ausreichend sondern irreführend.
Peff
BeitragVerfasst am: 31. Mai 2014 12:52    Titel:

Hawking selbst spricht in seiner Beschreibung der Hawkingstrahlung von virtuellen Teilchen. Für Laien (wie mich) ist diese Erklärung sehr gut verständlich und auch ausreichend.
TomS
BeitragVerfasst am: 31. Mai 2014 08:29    Titel:

Peff hat Folgendes geschrieben:
Nochmal allgemein zum Begriff virtuelle Teilchen (den man sicher nicht so einfach vergessen kann ;) ):

Virtuell sind diese Teilchen, weil sie nicht beobachtbar sind. Stell dir einfach vor, sie enstehen und vernichten sich (als ein Paar von Teilchen und Antiteilchen) in einer Geschwindigkeit außerhalb unserer Wahrnehmungsmöglichkeiten. Sie können aber dennoch Spuren hinterlassen, die sehr wohl wahrnehmbar sind.

Dass sie keine Spuren hinterlassen hab' ich nie bestritten. Es geht nur darum, dass der im Kontext der Hawkingstrahlung verwendete Begriff der virtuellen Teilchen irreführend ist, da er nicht mit dem Standardbegriff übereinstimmt. Üblicherweise sind virtuelle Teilchen identisch mit internen Linien von Feynmandiagrammen, also Impulsintegralen über Propagatoren, d.h. insbs. keinen Hilbertraumzuständen. Im Falle de Hawkingstrahlung geht man jedoch von einer freien, nicht wechselwirkender QFT auf einer gekrümmten Raumzeit aus. D.h. es gibt keine internen Linien (da es keine Wechselwirkungsvertizes gibt). Stattdessen handelt es sich um Redefinition von Feldoperatoren, die reelle Teilchen erzeugen.
Peff
BeitragVerfasst am: 30. Mai 2014 21:58    Titel:

Nochmal allgemein zum Begriff virtuelle Teilchen (den man sicher nicht so einfach vergessen kann Augenzwinkern ):

Virtuell sind diese Teilchen, weil sie nicht beobachtbar sind. Stell dir einfach vor, sie enstehen und vernichten sich (als ein Paar von Teilchen und Antiteilchen) in einer Geschwindigkeit außerhalb unserer Wahrnehmungsmöglichkeiten. Sie können aber dennoch Spuren hinterlassen, die sehr wohl wahrnehmbar sind.
TomS
BeitragVerfasst am: 30. Mai 2014 18:00    Titel:

Vergiss einfach den Begriff "virtuelle Teilchen"; Fakt ist, dass die Existenz der Hawkingstrahlung aus der Quantenfeldtheorie auf einer Raumzeit mit schwarzem Loch (insbs. aufgrund der Existenz eines Horizontes) mathematisch ableitbar ist und dass ein thermisches Spektrum vorhergesagt wird. Man muss nicht jedem mathematischen Objekt einen Namen geben, das bringt keinen Erkenntnisgewinn
Aaron
BeitragVerfasst am: 30. Mai 2014 16:18    Titel:

Ich habe mir die deutschen Links mal durchgelesen. Was mich daran verunsichert ist, dass hier wieder von virtuellen Teilchen die Rede ist. Doch wenn virtuelle Teilchen nur mathematische Hilfskonstrukte sind, wie soll man die Firewall ohne virtuelle Teilchen verstehen?
TomS
BeitragVerfasst am: 30. Mai 2014 14:52    Titel:

Das ist nicht so ganz leicht zu verstehen.

Schau mal, ob dir folgende Artikel weiterhelfen:

http://arxiv.org/pdf/1207.3123.pdf (Originalveröffentlichung)
http://qpt.physics.harvard.edu/simons/Polchinski.pdf
http://en.wikipedia.org/wiki/Firewall_(physics)

http://www.pro-physik.de/details/news/5406261/Durch_die_Feuerwand_ins_schwarze_Loch.html
http://www.zeit.de/2014/07/schwarze-loecher-hawking-polchinski (lesenswertes Interview mit Polchinski)
Aaron
BeitragVerfasst am: 30. Mai 2014 14:35    Titel:

Wie kommt es denn physikalisch gesehen zum Firewall bzw. zur Firewallstrahlung?
TomS
BeitragVerfasst am: 30. Mai 2014 12:17    Titel:

Nein, die Firewallstrahlung ist nicht das selbe wie die Hawkingstrahlung. Und ob es sie gibt, darüber herrscht keineswegs Einstimmigkeit.
Aaron
BeitragVerfasst am: 30. Mai 2014 12:12    Titel:

Wie kommt denn der Firewall ohne virtuelle Teilchen zu Stande? Doch wohl durch die Hawking-Strahlung, oder?
TomS
BeitragVerfasst am: 30. Mai 2014 12:07    Titel:

Die Frage mit dem Informationsverlust und der Firewall ist nicht endgültig geklärt - und m.E. ohne die Einbeziehung der Quantengravitation auch nicht erklärbar. Insofern zeigen diese Themen m.E. nur, dass es da ein Problem gibt, nicht jedoch, wie es zu lösen wäre.

Virtuelle Teilchen "existieren" im Sinne eines (in einer bestimmten Näherung sinnvollen) mathematischen Konstruktes, das ist unbestritten. Was wir "real" beobachten sind jedoch gerade nicht diese virtuellen Teilchen. Insbs. ist das, was ein Beobachter wahrnimmt, eindeutig (ein Teilchen einer bestimmten Spezies mit einem bestimmten Impuls); das Konstrukt der virtuellen Teilchen ist aber gerade nicht eindeutig. Insofern ist es schwierig, von ihrer "Existenz" in der "Realität" zu sprechen.

Hawkingstrahlung wurde übrigens von Hawking selbst ohne die Verwendung von virtuellen Teilchen abgeleitet. Dass er diesen (nicht eindeutigen) Begriff bei der Interpretation benutzt macht es nicht wirklich einfacher.

Ich erwarte die Lösung des Black-Hole-Information-Paradoxons über andere Ansätze.
Aaron
BeitragVerfasst am: 30. Mai 2014 12:01    Titel:

nature.com/news/astrophysics-fire-in-the-hole-1.12726


pro-physik.de/details/news/5406261/Durch_die_Feuerwand_ins_schwarze_Loch.html
Aaron
BeitragVerfasst am: 30. Mai 2014 12:00    Titel: Schwarzes Loch

Meine Frage:
nature.com/news/astrophysics-fire-in-the-hole-1.12726


pro-physik.de/details/news/5406261/Durch_die_Feuerwand_ins_schwarze_Loch.html



Wenn es keine virtuellen Teilchen aus dem Vakuum gibt, wie ist dann dies zu erklären?

Meine Ideen:
Stephen Hawking und Joseph Polchinski. Beide sind doch von der Existenz virtueller Teilchen überzeugt.

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