No sé de dónde vino la propaganda en los detalles de la pregunta, pero hay una explicación de nivel popular (agitación de la mano) de la radiación de Hawking en ese sentido. La explicación del saludo manual es, en mi opinión, bastante mala, y no debes prestarle demasiada atención. ¡La verdadera historia tiene que ver con algo llamado transformación de Bogoliubov, y el hecho de que en el espacio-tiempo curvo, lo que llamas “una partícula” depende del observador! En el mismo lugar en el espacio-tiempo, si dos observadores están acelerando uno con respecto al otro, verán un conjunto diferente de “partículas”. El concepto de partícula no es invariante. Los campos cuánticos subyacentes son invariantes (bueno, covariantes), pero no las partículas.
Ahora, para el cálculo de Hawking, Hawking estableció las condiciones de contorno en el horizonte de eventos de un agujero negro de la siguiente manera: si usted es un observador que cae libremente en un agujero negro, debería ver un “vacío”, lo que significa algo técnico, pero es suficiente decir que un observador que cae libremente no verá partículas . Para descubrir qué significa eso para los observadores lejos del agujero negro, necesita una transformación de Bogoliubov, y el resultado es un estado térmico lleno de partículas. Diferentes observadores ven diferentes conjuntos de estados de partículas para el mismo campo cuántico.
En ninguna parte del cálculo hay “partículas reales con energía negativa”. De hecho, creemos que un hamiltoniano (que mide la energía de manera clásica y genera evolución del tiempo) debe estar limitado desde abajo, y podemos agregar libremente una constante al hamiltoniano para cambiar la energía mínima a cero, garantizando que no haya estados de energía negativa en la teoría (podríamos seguir hablando de modos fantasma, pero no lo hagamos).
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