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Kann Licht schwarzen Löchern entkommen?

950 Beiträge, Schlüsselwörter: Licht, Schwarze Löcher, Wurmloch

Kann Licht schwarzen Löchern entkommen?

27.02.2016 um 00:29
Z. schrieb:HaWkingStrahlung!

So schwer wars nun nich oder.
Weio, echt jetzt? HaWkingStrahlung? Indeed hatte ich mir das mit dem HS bei HWS schon gedacht, nur eben kam ich ums Verrecken weder beim W drauf, noch beim HW am Anfang, was das sein soll. Ehrlich, laß das besser, Dir Abkürzungen auszudenken.
Z. schrieb:Ich will dir keines Falles an die Kandare fahren!
Schon beim ersten Einwurf nicht.
Na das hast Du aber ordentlich vergeigt. Dein
Ich muss hier ausdrücklich betonen das es sich bei der Hawkingstrahlung nicht um die zB. wie von Feynman interpretierten "virtuellen Teilchen" handelt, deren Erzeugungs- und Vernichtungsoperatoren gegenseitig wechselwirken, sodas es zur Annihilation kommt.

In sofern ist auch der Ausdruck, "Antiteilchen fällt ins Schwarzes Loch" zerstrahlt dort Energie und das Loch wird somit leichter, falsch.
kam deutlich als ein "was Pertti schrieb, ist falsch" rüber.
Z. schrieb:Nochmal anders
Ich fragte wie du dir ein VT mit negativer Energiebilanz vorzustellen gedenkst.
Das war doch keine Kritik...
Ich stelle mir sowas aber nicht vor und wüßte auch nicht, wieso ich mir sowas jetzt vorstellen sollte. Was ist der Grund, weshalb Du das mich fragst und nicht LeviaX1, TangMi oder Deinen Friseur? Wie mein
perttivalkonen schrieb:Wenn das Teilchen, das reinfällt, Antimaterie ist, dann wird es im Innern auf Materie treffen und wieder vernichtet werden, zusammen mit ein Bißchen Materie im Innern.
mir dabei helfen soll, Dein Fragen zu verstehen, will mir nicht einleuchten.
Ps: ich habe das selbst noch vor kurzem... falsch gedeutet.
Dachte immer die "HWS" basierte genau auf der Art "VT" wie hier zunächst beschrieben.
Tut sie aber scheinbar nicht.
Sie mag ursprünglich anders konzipiert gewesen sein, aber in der Welt der Physik wird sie genau damit im Zusammenhang gesehen. Das issn bisserl was anderes.

Wenn Hawking tatsächlich ursprünglich ein anderes Phänomen als die Quantenfluktuation in Betracht gezogen hat.


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27.02.2016 um 00:31
Ich habe da mal eine weitere Hypotese . Ich habe ja oben schon geschrieben das sich durch die Trennung der Teilchenpaare ein SL extrem stark elektrisch aufladen könnte. Was würde geschehen wenn im inneren des SL die Coulombkraft so stark wird dass sie die Gravitation übersteigt. Dann würden ja elektrisch gleich geladene Teilchen aus dem SL ausgeworfen.
Was denkt ihr darüber?


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Z.
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27.02.2016 um 01:48
@perttivalkonen
perttivalkonen schrieb:Ehrlich, laß das besser, Dir Abkürzungen auszudenken.
Bin in Zeitdruck.
perttivalkonen schrieb:Na das hast Du aber ordentlich vergeigt. Dein
Nein! Du empfindliches User ;)

Es bezog sich auf:
rene.eichler schrieb:In dem Video wird erklärt dass es laut Hawking möglich sein könnte dass Materie entkommt.
Etwa bei Minute 20 im Video.
Dort wird erklärt dass Teilchen Antiteilchenpaare entstehen könnten von denen eins ins Schwarze Loch fällt und eins das Schwarze Loch verlässt.
perttivalkonen schrieb:Sie mag ursprünglich anders konzipiert gewesen sein, aber in der Welt der Physik wird sie genau damit im Zusammenhang gesehen. Das issn bisserl was anderes.
Ach ja?

Und danke nochmal das ich meinen Friseur fragen soll was du mit..
perttivalkonen schrieb:Wenn das Teilchen, das reinfällt, Antimaterie ist, dann wird es im Innern auf Materie treffen und wieder vernichtet werden, zusammen mit ein Bißchen Materie im Innern.
...gemeint hast. grrr.
Ein Teilchen mit negativer Energie, so siehts doch aus. Und wenn dus nicht erklären willst bitte, kenn ich ja schon von anderen.

ZUR HWS:
http://www.itp.uni-hannover.de/~giulini/papers/BlackHoleSeminar/Hawking_CMP_1975.pdf

Und jemand den ich schon länger lese:
BeitragVerfasst am: 25. Jan 2015 00:02 Titel: Antworten mit Zitat
Nun habe ich argumentiert, dass der Effekt der Hawkingstrahlung nicht auf sogenannte virtuelle Teilchen im herkömmlichen Sinn zurückgeht. Worauf denn dann?

******

Ich möchte dazu im Folgenden eine kurze Zusammenfassung der von Hawking ursprünglich durchgeführten Berechnung der thermischen Strahlung von Schwarzen Löchern präsentieren.

http://projecteuclid.org/DPubS/Repository/1.0/Disseminate?view=body&id=pdf_1&handle=euclid.cmp/1103899181

Wie bereits erwähnt - und wie von Hawking bereits in der Einleitung diskutiert - sollte die bekannte Interpretation mittels virtueller Teilchen sowie Tunneleffekt nicht zu wörtlich genommen werden. Hawking's Rechnung kommt ohne einen Tunneleffekt aus, obwohl es inzwischen neuere, alternative Herleitungen gibt, die den Tunneleffekt bemühen (*), und Hawking's Rechnung verwendet keine virtuellen Teilchen.

Zur Erinnerung: virtuelle Teilchen sind ein mathematisches Hilfsmittel, komplizierte Wechselwirkungen näherungsweise störungstheoretisch zu berechnen. Virtuelle Teilchen treten dabei als "innere Linien" in Feynman-Diagrammen auf, die frei zwischen Wechselwirkungspunkten propagieren und über deren Effekte integriert wird. Bei Hawking's Berechnung werden jedoch ausschließlich freie Teilchen ohne jegliche Wechselwirkung verwendet. Der berechnete Effekt ist also nicht störungstheoretischer Natur und existiert auch für wechselwirkungsfreie Felder (mit Ausnahme der Wechselwirkung mit der Raumzeit-Geometrie). Insofern halte ich den Begriff der virtuellen Teilchen in diesem Kontext für irreführend; die mathematischen Objekte haben nichts mit den virtuellen Teilchen der Störungstheorie gemein.

Ich halte mich im folgenden eng an Hawking's mathematische Herleitung. Die wesentliche Idee besteht in einer nicht-mathematischen Erklärung der quantenfeldtheoretischen Konzepte, jedoch ohne Rückgriff auf nicht-definierte Begriffe.

Hawking beginnt mit einer kurzen Einführung zur kanonische Quantisierung freier Felder auf Basis der Fourierzerlegung. Die dabei auftretenden Fourierkoeffizienten entsprechen den Erzeugungs- und Vernichtungsoperatoren. Hawking bemerkt, dass diese Konzepte nicht ohne Weiteres für gekrümmte Raumzeiten übernommen werden können, da sie auf nicht-lokalen Eigenschaften von Feldern beruhen. Insbs. funktioniert die Klassifizierung nach positiven und negativen Frequenzen der Fourierzerlegung nicht global, da diese sowohl von der lokalen Geometrie als auch vom jeweiligen lokalen Beobachter abhängen und somit kein invariante Klassifizierung möglich ist. Eine Schwingungsmode, die bzgl. einer kleinen Umgebung im Raum und einer dort lokalen Zeitkoordinate mit positiver Frequenz erscheint, kann bzgl. einer anderen Umgebung im Raum und bzgl. eines anderen Beobachters mit negativer Frequenz erscheinen u.u. Wesentlich ist außerdem, dass die betrachteten Eigenschwingungen einer allgemein-kovarianten Wellengleichung unter Berücksichtigung der Raumzeitgeometrie genügen. Diese werden für asymptotisch flache Raumzeiten in ebene Wellen übergehen, jedoch im Bereich nicht-trivialer Geometrie (Krümmung, Horizonte) von diesen abweichen. Hawking verwendet für die Quantisierung demnach eine Verallgemeinerung der Fourierzerlegung der Feldoperatoren nach diesen nicht-trivialen Lösungen der Feldgleichung.

Einen Vakuumzustand bzgl. eines bestimmten Satzes von Eigenschwingungen wird definiert als Zustand, in dem keine Schwingungen (= Teilchen) zu diesem Satz von Eigenschwingungen vorhanden sind; die quantenfeldtheoretische Methode zur "Abzählung" dieser Schwingungsmoden liefert Null. Der Vakuumzstand ist demnach abhängig vom zugrundeliegenden Satz von Eigenschwingungen. (Anmerkung: dies ist auch im Rahmen der QFT auf flachen Raumzeiten möglich; dort existiert jedoch eine globale Klassifizierung; und Lorentztransformationen ändern zwar die Frequenzen einer Mode, sie überführen jedoch keine Moden positiver Frequenz in solche negativer Frequenz u.u.).

Hawking argumentiert, dass im wesentlichen die nicht-verschwindende Krümmung für eine Unschärfe in der "lokalen Teilchenzahl" verantwortlich ist, was in gewisser Weise als "Teilchenerzeugung" interpretierbar ist. Obwohl dieser Effekt insbs. für kleine Krümmungen lokal vernachlässigbar ist, folgt global eine makroskopisch sichtbare, thermische Strahlung.

Hawking betrachtet den einfachsten Fall eines masselosen Skalarfeldes auf der gekrümmten Raumzeit einer sphärisch symmetrisch kollabierenden Massenverteilung, aus der ein schwarzes Loch resultiert. Im Außenraum der Massenverteilung gilt dabei trotz Kollaps immer eine stationäre Schwarzschildlösung (deren Gültigkeitsbereich im Zuge des Kollaps nach innen wächst, bis die Materie vollständig in ihren eigenen Schwarzschildradius hinein kollabiert ist). Hawking betrachtet die Lösungen der Wellengleichung des Skalarfeldes und konstruiert daraus die Feldoperatoren.

Dabei legt er diese zunächst in der unendlich fernen, lichtartige Vergangenheit masseloser Felder so fest, dass sie dort ausschließlich positive Frequenzen enthalten. Analog geht er bzgl. vom Ereignishorizont auslaufender Felder sowie in der unendlich fernen, lichtartige Zukunft vor. Daraus resultieren zwei unterschiedliche Darstellungen der Feldoperatoren. Diese werden konstruiert mittels Erzeugungs- und Vernichtungsoperatoren bzgl.
1) aus der lichtartigen Vergangenheit einlaufender Teilchen.
2) in die lichtartige Zukunft auslaufender Teilchen.
Die Darstellung (2) kann mittels geeigneter Linearkombinationen der Operatoren aus (1) gewonnen werden.

Hawking fixiert nun einen Vakuumzustand in der lichtartigen Vergangenheit, d.h. er legt fest, dass dieser Zustand bzgl. (1) keine Teilchen enthalten soll. Anschließend berechnet er den Erwartungswert, dass bzgl. (2) eine nicht-verschwindende Anzahl an Teilchen in der lichtartigen Zukunft vorhanden ist. Die o.g. Linearkombinationen müssen dabei interessanterweise nur für die asymptotisch flache Vergangenheit bzw. Zukunft berechnet werden, d.h. die Details der Lösungen der Wellengleichung in der Nähe des Schwarzen Lochs bzw. für den Kollaps sind nicht notwendig.

Hawking führt clevere, geometrische Argument an, um die Mischungskoeffizienten der Linearkombinationen zu berechnen. Dazu betreibt er im wesentlichen Streutheorie, insbs. eine Art distorted-wave Approximation für die o.g. Feldoperatoren auf der nicht-trivialen Raumzeitgeometrie. Die Details kann ich hier nicht ausführen.

Letztlich folgt, dass ausgehend von dem Vakuumzustand in der unendlich fernen, lichtartigen Vergangenheit ein positiver, exakt thermischer Fluss an masselosen Spin-0 Teilchen in der unendlich fernen, lichtartigen Zukunft resultiert. Dies resultiert aus unterschiedlichen (quantenmechanischen) Absorptions- und Emissionskoeffizienten des schwarzen Lochs. D.h. man erhält eine Strahlung entsprechend der Bose-Einstein-Statistik. Hawking argumentiert außerdem, dass für Spin-1 Teilchen ein analoges Resultat folgt, und dass für Fermionen stattdessen die Fermi-Dirac-Statistik gilt. Zuletzt motiviert Hawking, wie die Ergebnisse für massebehaftete Felder zu korrigieren sind. Hier geht in die Frequenz der Strahlungsgesetze die Ruhemasse der betrachteten Teilchen ein.
Zitat Toms

Wie gesagt es geht mir erstmal um die Herleitung der Hawkingstrahlung!
Is ja nich zum aushalten sowas :D


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27.02.2016 um 03:10
Z. schrieb:Es bezog sich auf:
Wo bittschön ist vom Leichterwerden eines SL die Rede? Im EP? Im Video? Nein, ausschließlich bei mir. Und dann in Deinem Einwand als zu bekrittelnde Assage. Definitiv hast Du auf meine Äußerungen abgehoben - selbst wenn Dir nicht klar ist, daß Du das bei mir gelesen hast. Auch der Rest des von Dir Charakterisierten paßt zu meinen Äußerungen.
Z. schrieb:...gemeint hast. grrr.
Ein Teilchen mit negativer Energie, so siehts doch aus.
Noch einmal zum Mitschreiben:

Z.: "Du glaubst also das ein VT mit negativer Energie existiert"
Text: "Nope."

Also: Nein, mit
perttivalkonen schrieb:Wenn das Teilchen, das reinfällt, Antimaterie ist, dann wird es im Innern auf Materie treffen und wieder vernichtet werden, zusammen mit ein Bißchen Materie im Innern.
habe ich kein Teilchen mit negativer Energie gemeint.

Negative Energie ist für mich so arschlos wie negative Masse. Oder Minus-Kelvin.

Wenn Du mir definierst, wie Du "negative Energie" meinst, dann könnt ich vielleicht zustimmen, daß ich das gemeint habe, was mich allerdings dann zu der Frage führen wird, was Dein "Du glaubst also das ein VT mit negativer Energie existiert" sollte. Denn wenn Du das so meinen solltest wie z.B. Hawking (nicht wie Dirac), dann: ja, dann glaub ich dran - und frag mich, wieso man das extra erfragen muß.
Z. schrieb:ZUR HWS:
http://www.itp.uni-hannover.de/~giulini/papers/BlackHoleSeminar/Hawking_CMP_1975.pdf
Also ich les da folgendes:
As the mass of the black hole decreased, the area of the event horizon would have to go down, thus violating the law that, classically, the area cannot decrease [-7, 12]. This violation must, presumably, be caused by a flux of negative energy across the event horizon which balances the positive energy flux emitted to infinity. One might picture this negative energy flux in the following way. Just outside the event horizon there will be virtual pairs of particles, one with negative energy and one with positive energy. The negative particle is in a region which is classically forbidden but it can tunnel through the event horizon to the region inside the black hole where the Killing vector which represents time translations is spacelike. In this region the particle can exist as a real particle with a timelike momentum vector even though its energy relative to infinity as measured by the time translation Killing vector is negative. The other particle of the pair, having a positive energy, can escape to infinity where it constitutes a part of the thermal emission described above. [...]
Deine Zitateinstellung war mir dann doch ein bisserl zu lang. Kannst Du das mal mit eigenen Worten wiedergeben?


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Z.
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27.02.2016 um 03:19
@perttivalkonen
Just outside the event horizon there will be virtual pairs of particles, one with negative energy and one with positive energy. The negative particle is in a region which is classically forbidden but it can tunnel through the event horizon to the region inside the black hole where the Killing vector which represents time translations is spacelike.
Du nimmst irgendwie alles zu wörtlich :D
Z. schrieb:Wie bereits erwähnt - und wie von Hawking bereits in der Einleitung diskutiert - sollte die bekannte Interpretation mittels virtueller Teilchen sowie Tunneleffekt nicht zu wörtlich genommen werden. Hawking's Rechnung kommt ohne einen Tunneleffekt aus, obwohl es inzwischen neuere, alternative Herleitungen gibt, die den Tunneleffekt bemühen (*), und Hawking's Rechnung verwendet keine virtuellen Teilchen.
Dennoch sind deine Vermutungen amüsant.


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27.02.2016 um 04:35
Z. schrieb:Du nimmst irgendwie alles zu wörtlich
Soweit hatte ich Deine Zitatwand durchaus gelesen. Aber erklären kannste es wie's scheint dann doch nicht mit eigenen Worten, wie unwörtlich das denn nu gemeint sei - und wie unvirtuellgeteilcht nun wirklich.

So lang Du das nicht hinbekommst, nehm ich das so wörtlich, wie auch Gaßner & co. in der Fachwelt es tun.


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27.02.2016 um 09:51
Z. schrieb:Just outside the event horizon there will be virtual pairs of particles, one with negative energy and one with positive energy.
also ich deute den Satz einfach als Teilchen und Antiteilchen.
eine 2. Deutung wäre : elektrisch positive und negative Teilchen.


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27.02.2016 um 09:53
perttivalkonen schrieb:Wo bittschön ist vom Leichterwerden eines SL die Rede? Im EP? Im Video? Nein, ausschließlich bei mir.
Hat jemand zufällig eine Balkenwaage und ein kleines SL zuhause? Dann könnten wir das auch leicht überprüfen. :)


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Z.
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27.02.2016 um 10:08
@perttivalkonen
Instead of thinking of negative
energy particles tunnelling through the horizon in the positive sense of time one
could regard them as positive energy particles crossing the horizon on pastdirected
world-lines and then being scattered on to future-directed world-lines by
the gravitational field. It should be emphasized that these pictures of the mechanism
responsible for the thermal emission and area decrease are heuristic only
and should not be taken too literally.
Du liest nicht...

Es ist äusserst interesant wie das alles 1975 formuliert wurde.
Erst recht wie Hawking die Teilchen herzaubert. ;)
Warum die Teilchen den Vakuumzustand wechseln.
Aber so machst gar keinen Spass.

Ich sehe hier keine persönliche Geschichte drin.
:D


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Z.
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27.02.2016 um 10:20
@perttivalkonen
Wenn dass persönlich motivierte vorüber kann man ja weitermachen.
Denk mal dran wie die Unruh-Strahlung zu Stande kommt.
Und was das unseren Falles mit dem lichtartigen EH zu tun hat.

Nu geh ich erst mal in die schöne Natur und genieße Gottes Ideen. ;)
Schönen Samstag noch.


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27.02.2016 um 10:42
fritzchen1 schrieb:Hat jemand zufällig eine Balkenwaage und ein kleines SL zuhause? Dann könnten wir das auch leicht überprüfen. :)
Immer diese fehler im versuchsaufbau. Um es hinlänglich gut zu bestätigen braucht man ja noch einen Teilchenbeschleuniger, in dem man mehr als nur eines erzeugt. :)


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27.02.2016 um 10:57
@Z. | @perttivalkonen
Z. schrieb:Ich muss hier ausdrücklich betonen das es sich bei der Hawkingstrahlung nicht um die zB. wie von Feynman interpretierten "virtuellen Teilchen" handelt, deren Erzeugungs- und Vernichtungsoperatoren gegenseitig wechselwirken, sodas es zur Annihilation kommt.
Hier hat Z. Recht, hab da mal mit ein paar Physikern drüber diskutiert, muss mal suchen wo die Threads dazu sind. Hawking selber erklärt das nicht mit "virtuellen Teilchen" von denen eines ins Loch fällt und das andere dann real wird.

Nur ist die Erklärung von Hawking mathematisch so komplex und verlangt einiges an physikalischem und mathematischem Wissen, und das besitzen die meisten Menschen eben nicht.


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27.02.2016 um 11:04
nocheinPoet schrieb:Hawking selber erklärt das nicht mit "virtuellen Teilchen" von denen eines ins Loch fällt und das andere dann real wird.
wo wir bei dem Thema Realität von Partikeln sind. Wenn bei der Paar erzeugung, eines der Teilchen Paare und mit normaler Materie wechselwirkt und das andere nicht, welches der Partikel ist nun Real und welches nicht oder besser nicht mehr?


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27.02.2016 um 11:13
Z. schrieb:Du liest nicht...
Weil: Du schreibst nicht...

Formulier doch endlich mal, was Du sagen willst.
Z. schrieb:Ich sehe hier keine persönliche Geschichte drin.
Z. schrieb:Wenn dass persönlich motivierte vorüber
Hä? Wassn jetz los? Hier läuft doch nix Persönliches! Du hast doch nicht meiner Person widersprochen (oder an die Kandarre und so), sondern meinen Äußerungen. Und so weit ich weiß, bin ich Deinen Widerspruch angegangen und nicht Dich. Wo hörst'n Du da auch nur den Ansatz von was persönlichem raus? Hyperventilier ich syntaktisch? Ich schrei nich und benutz keine Schimpfwörter für Dich, wie kommst Du also auf sowas?


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27.02.2016 um 11:18
entweder ihr redet jetzt zum Thema oder ihr lasst es sein. ihr spammt alles nur zu.
Das geht mir jetzt echt auf die Nerven


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27.02.2016 um 11:18
nocheinPoet schrieb:Hier hat Z. Recht
Wenns nur das wäre, das hatte ich ihm doch längst eingeräumt. Nur gings gar nicht darum, ob Hawking diese VT-Paare meinte. Z. hat das so eingeworfen, und seither dreht sich die Diskussion just darum.
nocheinPoet schrieb:Hawking selber erklärt das nicht mit "virtuellen Teilchen" von denen eines ins Loch fällt und das andere dann real wird.
Lies bitte. Hawking tut genau das! Ich habs weiter oben extra zitiert.


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27.02.2016 um 11:28
@perttivalkonen

Ist die einfache Erklärung, eben für einfache Menschen. ;)

Muss mal weiter suchen, aber hier schon mal was dazu:
Hm, willst die anschauliche Erklärung (die auch Hawking teilweise verwendet) oder die richtige?

Die korrekte Erklärung ist kompliziert. Man betrachtet dazu die Quantisierung eines freien (nicht wechselwirkenden) masselosen Feldes. Dabei muss man sogenannte positive und negative Frequenzen (also letztlich Teilchen und Antiteilchen) definieren. Diese Definition hängt dabei von der unterlagerten Raumzeit ab und man kann letztlich lokal nur festlegen, was man mit Teilchen bzw. Antiteilchen meint; eine globale Definition ist aufgrund der gekrümmten Raumzeit nicht möglich.

Nun definiert man einen Vakuumzustand als „leeren“ Zustand bei dem Teilchen und Antiteilchen abwesend sind. Anschließend führt man eine Transformation aus, wie dieser Zustand von einem (unendlich) weit entfernten Beobachter wahrgenommen wird. Und dabei zeigt sich, dass dieser eben kein Vakuum ohne Teilchen sieht, sondern einen Zustand mit thermischer Strahlung.

Es ist also nicht so (wie das häufig erzählt wird) dass die thermische Strahlung durch Tunneln der Teilchen durch den Ereignishorizont entsteht. Die Hawkingstrahlung ist kein lokaler Effekt, der „am Ereignishorizont“ stattfindet.
http://abenteuer-universum.de/bb/viewtopic.php?t=2261#p29410


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27.02.2016 um 12:19
@nocheinPoet
- Erklärs mit eigenen Worten,
- zitier die entsprechende Hawking-Aussage,
- und schreib das iverdammt noch mal in einen Thread, wo's reinpaßt.
Bis dahin, homo simplex,
- vertrau nicht nur auf Fremdforenbeiträge Dritter, die auch nur behaupten, statt herzuleiten und zu belegen.


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27.02.2016 um 13:13
@perttivalkonen

Hier das von Hawking dazu: http://srv2.fis.puc.cl/~mbanados/Cursos/TopicosRelatividadAvanzada/Hawking.pdf

Du hast auch nur behauptet und nichts hergeleitet. Musst selber eben dazu mal da nachlesen. Ist auch nur ein Thread dazu, hatte auch in anderen wie gesagt dazu ja einiges gehabt, muss es nur suchen. Wobei das ja reichen sollte, wenn Du denn dann wirklich daran interessiert bist, wie es nun wirklich ist. Dachte Du hast daran Interesse, nun scheint es mehr so, als ob es Dich nervt und Du nur Recht behalten willst.


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