Malipayon nga Adlaw sa Cosmonautics! Gipadala namo kini sa imprentahanan . Niining mga adlaw nga gipakita sa mga astrophysicist sa tibuuk kalibutan kung unsa ang hitsura sa mga itom nga lungag. Sulagma? Wala kami maghunahuna nga ingon niana 😉 Busa paghulat, usa ka talagsaon nga libro ang makita sa dili madugay, gisulat ni Steven Gabser ug France Pretorius, gihubad sa talagsaon nga Pulkovo astronomer aka Astrodedus Kirill Maslennikov, siyentipikanhong gi-edit sa legendary nga Vladimir Surdin ug gisuportahan sa publikasyon niini sa Trajectory Foundation.
Kinutlo "Thermodynamics sa itom nga mga lungag" ubos sa cut.
Hangtod karon, among gikonsiderar ang mga black hole isip astrophysical nga mga butang nga naporma atol sa mga pagbuto sa supernova o nahimutang sa mga sentro sa mga galaksiya. Among giobserbahan sila sa dili direkta pinaagi sa pagsukod sa mga acceleration sa mga bituon nga duol kanila. Ang bantog nga pagkakita sa LIGO sa mga gravitational wave kaniadtong Setyembre 14, 2015 usa ka pananglitan sa mas direkta nga mga obserbasyon sa mga pagbangga sa black hole. Ang mga galamiton sa matematika nga among gigamit aron mas masabtan ang kinaiya sa mga black hole mao ang: differential geometry, Einstein's equation, ug gamhanan nga analytical ug numerical nga mga pamaagi nga gigamit sa pagsulbad sa mga equation ni Einstein ug paghulagway sa geometry sa spacetime nga gipatungha sa black hole. Ug sa diha nga kita makahatag sa usa ka kompleto nga quantitative nga paghulagway sa space-time nga namugna sa usa ka black hole, gikan sa astrophysical nga punto sa panglantaw, ang hilisgutan sa itom nga mga lungag mahimong giisip nga sirado. Gikan sa usa ka mas lapad nga teoretikal nga panan-aw, adunay daghang lugar alang sa pagsuhid. Ang katuyoan niini nga kapitulo mao ang pagpasiugda sa pipila sa mga teoretikal nga pag-uswag sa modernong black hole physics, diin ang mga ideya gikan sa thermodynamics ug quantum theory gihiusa uban sa kinatibuk-ang relativity aron sa pagmugna sa wala damha nga bag-ong mga konsepto. Ang sukaranan nga ideya mao nga ang mga itom nga lungag dili lang geometric nga mga butang. Sila adunay temperatura, sila adunay dako nga entropy, ug sila makapakita sa mga pagpakita sa quantum entanglement. Ang among mga diskusyon sa thermodynamic ug quantum nga mga aspeto sa pisika sa itom nga mga lungag mahimong mas tipik ug taphaw kay sa pagtuki sa puro geometriko nga mga bahin sa space-time sa itom nga mga lungag nga gipresentar sa miaging mga kapitulo. Apan kini, ug labi na ang quantum, nga mga aspeto usa ka hinungdanon ug hinungdanon nga bahin sa nagpadayon nga teoretikal nga panukiduki bahin sa mga itom nga lungag, ug maningkamot kami pag-ayo nga ipahayag, kung dili ang komplikado nga mga detalye, nan labing menos ang espiritu sa kini nga mga buhat.
Sa klasikal nga kinatibuk-ang relativity - kung maghisgot kita bahin sa differential geometry sa mga solusyon sa mga equation ni Einstein - ang mga black hole tinuod nga itom sa diwa nga walay makaikyas gikan kanila. Gipakita ni Stephen Hawking nga kini nga sitwasyon hingpit nga mabag-o kung atong tagdon ang mga epekto sa quantum: ang mga itom nga lungag mogawas nga nagpagawas sa radiation sa usa ka piho nga temperatura, nga nailhan nga temperatura sa Hawking. Alang sa itom nga mga buho sa astrophysical nga mga gidak-on (nga mao, gikan sa stellar-mass hangtod sa supermassive black hole), ang temperatura sa Hawking dili kaayo maihap kung itandi sa temperatura sa background sa kosmiko nga microwave - ang radiation nga nagpuno sa tibuuk nga Uniberso, nga, sa ingon, mahimo. sa iyang kaugalingon giisip nga usa ka variant sa Hawking radiation. Ang mga kalkulasyon ni Hawking aron mahibal-an ang temperatura sa mga black hole kabahin sa usa ka mas dako nga programa sa panukiduki sa usa ka natad nga gitawag og black hole thermodynamics. Ang laing dakong bahin niini nga programa mao ang pagtuon sa black hole entropy, nga nagsukod sa gidaghanon sa impormasyon nga nawala sulod sa black hole. Ang ordinaryo nga mga butang (sama sa usa ka tabo sa tubig, usa ka bloke sa puro nga magnesium, o usa ka bituon) adunay usab entropy, ug usa sa mga sentral nga pahayag sa black hole thermodynamics mao nga ang usa ka itom nga lungag sa usa ka gihatag nga gidak-on adunay mas entropy kay sa bisan unsang lain nga porma. sa butang nga mahimong sulod sa usa ka lugar nga parehas ang gidak-on, apan wala’y pagporma sa usa ka itom nga lungag.
Apan sa dili pa kita mosalom sa lawom nga bahin sa mga isyu nga naglibot sa Hawking radiation ug black hole entropy, dali ta nga moliko sa natad sa quantum mechanics, thermodynamics, ug entanglement. Ang quantum mechanics kay naugmad sa mga 1920s, ug ang panguna nga katuyoan niini mao ang paghulagway sa gagmay nga mga partikulo sa butang, sama sa mga atomo. Ang pag-uswag sa quantum mechanics misangpot sa pagkaguba sa mga batakang konsepto sa pisika sama sa eksaktong posisyon sa indibidwal nga partikulo: kini nahimo, pananglitan, nga ang posisyon sa usa ka electron samtang kini naglihok palibot sa atomic nucleus dili tukma nga matino. Hinunoa, ang mga electron gi-assign sa gitawag nga mga orbit, diin ang ilang aktwal nga mga posisyon matino lamang sa probabilistic nga diwa. Alang sa atong mga katuyoan, bisan pa, hinungdanon nga dili molihok dayon sa kini nga probabilistic nga bahin sa mga butang. Atong kuhaon ang pinakasimple nga pananglitan: ang hydrogen atom. Mahimo kini sa usa ka piho nga kahimtang sa quantum. Ang pinakasimple nga kahimtang sa usa ka atomo sa hydrogen, nga gitawag nga ground state, mao ang estado nga adunay labing ubos nga enerhiya, ug kini nga enerhiya nahibal-an gyud. Sa kinatibuk-an, ang quantum mechanics nagtugot kanato (sa prinsipyo) nga mahibal-an ang kahimtang sa bisan unsang quantum system nga adunay hingpit nga katukma.
Ang mga kalagmitan moabut sa pagdula kung kita mangutana sa pipila ka mga matang sa mga pangutana bahin sa usa ka quantum mechanical system. Pananglitan, kung sigurado nga ang atomo sa hydrogen anaa sa yuta, makapangutana kita, "Hain ang electron?" ug sumala sa mga balaod sa quantum
mekaniko, makakuha lamang kita ug pipila ka banabana sa kalagmitan niini nga pangutana, halos sama sa: "tingali ang electron nahimutang sa gilay-on nga hangtod sa tunga sa angstrom gikan sa nucleus sa usa ka hydrogen atom" (usa ka angstrom katumbas sa 
metros). Apan kita adunay oportunidad, pinaagi sa usa ka pisikal nga proseso, sa pagpangita sa posisyon sa electron nga mas tukma kay sa usa ka angstrom. Kining medyo komon nga proseso sa pisika naglangkob sa pagpabuto sa usa ka photon nga mubo ra kaayo nga wavelength ngadto sa usa ka electron (o, ingon sa giingon sa mga physicist, pagsabwag sa usa ka photon pinaagi sa usa ka electron) - human niini mahimo natong tukuron pag-usab ang nahimutangan sa electron sa panahon sa pagsabwag sa usa ka katukma nga gibana-bana nga katumbas sa wavelength photon. Apan kini nga proseso magbag-o sa kahimtang sa electron, aron nga pagkahuman niini dili na kini sa yuta nga kahimtang sa atomo sa hydrogen ug wala’y tukma nga gihubit nga enerhiya. Apan sa pipila ka panahon ang posisyon niini hapit na matino (uban ang katukma sa wavelength sa photon nga gigamit alang niini). Ang pasiuna nga pagbanabana sa posisyon sa electron mahimo lamang sa usa ka probabilistic nga diwa nga adunay katukma nga mga usa ka angstrom, apan sa dihang nasukod na nato kini nahibal-an na nato kung unsa kini. Sa laktud, kung atong sukdon ang usa ka quantum mechanical system sa usa ka paagi, nan, labing menos sa naandan nga diwa, atong "gipugos" kini ngadto sa usa ka estado nga adunay piho nga bili sa gidaghanon nga atong gisukod.
Ang quantum mechanics magamit dili lamang sa gagmay nga mga sistema, apan (kami nagtuo) sa tanan nga mga sistema, apan alang sa dagkong mga sistema ang quantum mechanical nga mga lagda dali nga nahimong komplikado kaayo. Usa ka mahinungdanong konsepto mao ang quantum entanglement, usa ka yano nga pananglitan niini mao ang konsepto sa spin. Ang indibidwal nga mga electron adunay spin, mao nga sa praktis ang usa ka electron mahimong adunay usa ka spin nga gitumong pataas o paubos nga may kalabotan sa usa ka pinili nga spatial axis. Ang pagtuyok sa usa ka electron usa ka makita nga gidaghanon tungod kay ang electron nagmugna og usa ka mahuyang nga magnetic field, susama sa field sa usa ka magnetic bar. Dayon ang spin up nagpasabot nga ang north pole sa electron nagatudlo paubos, ug ang spin down nagpasabot nga ang north pole nagatudlo pataas. Ang duha ka electron mahimong ibutang sa usa ka conjugated quantum state, diin ang usa niini adunay spin up ug ang usa adunay downward spin, apan imposible nga mahibal-an kung unsang electron ang adunay spin. Sa esensya, sa ground state sa usa ka helium atom, duha ka electron ang eksakto niini nga kahimtang, gitawag nga spin singlet, tungod kay ang total spin sa duha ka electron zero. Kung atong bulagon kining duha ka mga electron nga dili usbon ang ilang mga spin, makaingon gihapon kita nga sila mga spin singlet nga magkauban, apan dili gihapon nato masulti kung unsa ang spin sa bisan hain niini nga tagsa-tagsa. Karon, kung atong sukdon ang usa sa ilang mga spins ug i-establisar nga kini gitumong ngadto sa itaas, nan kita hingpit nga makasiguro nga ang ikaduha gitumong ngadto sa ubos. Sa niini nga sitwasyon, kita moingon nga ang mga spins nalambigit-ni sa iyang kaugalingon adunay usa ka tino nga bili, samtang sa tingub sila anaa sa usa ka tino nga quantum nga kahimtang.
Nabalaka pag-ayo si Einstein bahin sa panghitabo sa pagkagapos: kini daw naghulga sa sukaranang mga prinsipyo sa teorya sa relativity. Atong tagdon ang kaso sa duha ka mga electron sa usa ka spin singlet state, kung sila layo sa kawanangan. Aron segurado, pakuhaa si Alice sa usa kanila ug kuhaon ni Bob ang lain. Ingnon ta nga gisukod ni Alice ang spin sa iyang electron ug nakit-an nga kini gitumong pataas, apan si Bob walay bisan unsa nga gisukod. Hangtud nga gihimo ni Alice ang iyang pagsukod, imposible nga mahibal-an kung unsa ang spin sa iyang electron. Apan sa dihang nahuman na niya ang iyang pagsukod, nahibal-an gyud niya nga ang pagtuyok sa electron ni Bob gitumong ngadto sa ubos (sa direksyon nga sukwahi sa spin sa iyang kaugalingong electron). Nagpasabot ba kini nga ang iyang pagsukod nagbutang dayon sa electron ni Bob sa usa ka spin-down nga estado? Giunsa kini mahitabo kung ang mga electron gibulag sa spatially? Si Einstein ug ang iyang mga kauban nga sila si Nathan Rosen ug Boris Podolsky mibati nga ang istorya sa pagsukod sa mga nalambigit nga sistema seryoso kaayo nga kini naghulga sa paglungtad sa quantum mechanics. Ang Einstein-Podolsky-Rosen Paradox (EPR) nga ilang giumol naggamit sa usa ka eksperimento sa panghunahuna nga susama sa usa nga atong gihulagway aron sa paghinapos nga ang quantum mechanics dili mahimong usa ka kompleto nga paghulagway sa kamatuoran. Karon, base sa misunod nga teoretikal nga panukiduki ug daghang mga pagsukod, ang kinatibuk-ang consensus natukod nga ang EPR paradox adunay usa ka sayup ug ang quantum theory husto. Ang quantum mechanical entanglement tinuod: ang mga pagsukod sa mga sistema nga nalambigit mag-correlate bisan kung ang mga sistema layo sa spacetime.
Balikan nato ang sitwasyon diin atong gibutang ang duha ka electron sa usa ka spin singlet state ug gihatag kini kang Alice ug Bob. Unsa ang atong masulti bahin sa mga electron sa wala pa gihimo ang mga pagsukod? Nga silang duha naa sa usa ka quantum state (spin-singlet). Ang pagtuyok sa electron ni Alice parehas ang posibilidad nga idirekta pataas o paubos. Sa mas tukma, ang quantum state sa iyang electron mahimo nga adunay managsama nga posibilidad nga usa (spin up) o ang lain (spin down). Karon alang kanamo ang konsepto sa kalagmitan adunay mas lawom nga kahulugan kaysa kaniadto. Kaniadto atong gitan-aw ang usa ka quantum state (ang ground state sa hydrogen atom) ug nakita nga adunay pipila ka mga "dili kombenyente" nga mga pangutana, sama sa "Hain ang electron?" - mga pangutana nga ang mga tubag anaa lamang sa probabilistic nga diwa. Kung mangutana kita og "maayo" nga mga pangutana, sama sa "Unsa ang kusog niini nga electron?", Kita makakuha og tino nga mga tubag. Karon, walay "maayo" nga mga pangutana nga atong mapangutana mahitungod sa electron ni Alice nga walay mga tubag nga nagdepende sa electron ni Bob. (Wala kami maghisgot bahin sa mga hungog nga mga pangutana sama sa "Ang electron ba ni Alice adunay spin?" - mga pangutana nga adunay usa ra nga tubag.) Busa, aron mahibal-an ang mga parameter sa usa ka katunga sa nalambigit nga sistema, kinahanglan naton gamiton probabilistikong pinulongan. Ang kasiguroan motungha lamang kung atong hunahunaon ang koneksyon tali sa mga pangutana nga mahimong ipangutana ni Alice ug Bob mahitungod sa ilang mga electron.
Kami tinuyo nga nagsugod sa usa sa pinakasimple nga quantum mechanical system nga among nahibal-an: ang sistema sa mga spins sa indibidwal nga mga electron. Adunay paglaum nga ang mga quantum computer matukod pinasukad sa yano nga mga sistema. Ang spin system sa indibidwal nga mga electron o uban pang katumbas nga quantum system gitawag na karon og qubits (mubo sa "quantum bits"), nga nagpasiugda sa ilang papel sa quantum computers, susama sa papel nga gidula sa ordinaryo nga bits sa digital computers.
Atong hunahunaon karon nga atong gipulihan ang matag electron sa usa ka mas komplikado nga quantum system nga adunay daghan, dili lang duha, nga quantum states. Pananglitan, gihatagan nila si Alice ug Bob ug mga bar nga puro magnesium. Sa dili pa sila moadto ni Alice ug Bob sa ilang managlahing paagi, ang ilang mga bar mahimong mag-interact, ug kami mouyon nga sa pagbuhat niini sila makakuha og usa ka komon nga quantum state. Sa diha nga si Alice ug Bob nagbulag, ang ilang mga magnesium bar mihunong sa interaksyon. Sama sa kaso sa mga electron, ang matag bar anaa sa usa ka dili matino nga kahimtang sa quantum, bisan pa nga magkauban, ingon sa among pagtuo, sila nagporma og usa ka maayo nga gihubit nga kahimtang. (Niini nga diskusyon, atong hunahunaon nga si Alice ug Bob makahimo sa paglihok sa ilang mga magnesium bar nga dili makabalda sa ilang internal nga kahimtang sa bisan unsa nga paagi, sama sa atong gihunahuna kaniadto nga si Alice ug Bob mahimong magbulag sa ilang nalambigit nga mga electron nga dili mausab ang ilang mga spin.) Apan adunay usa ka kalainan Ang kalainan tali sa kini nga eksperimento sa panghunahuna ug ang eksperimento sa elektron mao nga ang kawalay kasiguruhan sa kahimtang sa quantum sa matag bar dako kaayo. Ang bar mahimo nga makakuha og daghang mga estado sa quantum kaysa sa gidaghanon sa mga atomo sa Uniberso. Dinhi diin ang thermodynamics moabut sa pagdula. Ang dili kaayo klaro nga mga sistema mahimo’g adunay pipila nga klaro nga macroscopic nga mga kinaiya. Ang ingon nga kinaiya, pananglitan, temperatura. Ang temperatura usa ka sukod kung unsa ang posibilidad nga ang bisan unsang bahin sa usa ka sistema adunay usa ka piho nga average nga enerhiya, nga adunay mas taas nga temperatura nga katumbas sa usa ka labi nga posibilidad nga adunay labi ka kusog. Ang laing thermodynamic nga parameter mao ang entropy, nga esensya katumbas sa logarithm sa gidaghanon sa mga estado nga mahimo sa usa ka sistema. Ang laing thermodynamic nga kinaiya nga mahimong mahinungdanon alang sa usa ka bar sa magnesium mao ang net magnetization niini, nga usa ka parameter nga nagpakita kung unsa ka daghan ang spin-up nga mga electron sa bar kay sa spin-down nga mga electron.
Gidala namo ang thermodynamics sa among istorya isip usa ka paagi sa paghubit sa mga sistema kansang quantum states dili tukma nga nahibal-an tungod sa ilang pagkalambigit sa ubang mga sistema. Ang Thermodynamics usa ka gamhanan nga himan alang sa pag-analisar sa ingon nga mga sistema, apan ang mga tiglalang niini wala gayud mahanduraw ang paggamit niini sa niini nga paagi. Si Sadi Carnot, James Joule, Rudolf Clausius maoy mga numero sa industriyal nga rebolusyon sa ika-XNUMX nga siglo, ug interesado sila sa labing praktikal sa tanang pangutana: sa unsang paagi molihok ang mga makina? Ang presyur, gidaghanon, temperatura ug kainit mao ang unod ug dugo sa mga makina. Gi-establisar ni Carnot nga ang enerhiya sa porma sa kainit dili gayod hingpit nga makabig ngadto sa mapuslanong trabaho sama sa pag-alsa sa mga karga. Ang ubang kusog kanunayng mausik. Naghimo si Clausius og dakong kontribusyon sa pagmugna sa ideya sa entropy isip usa ka unibersal nga himan alang sa pagtino sa pagkawala sa enerhiya sa bisan unsang proseso nga naglambigit sa kainit. Ang iyang nag-unang kalampusan mao ang pagkaamgo nga ang entropy dili gayud mokunhod - sa halos tanan nga mga proseso kini nagdugang. Ang mga proseso diin ang pagtaas sa entropy gitawag nga dili mabag-o, tungod kay dili kini mabalik kung wala’y pagkunhod sa entropy. Ang sunod nga lakang padulong sa pagpalambo sa statistical mechanics gihimo ni Clausius, Maxwell ug Ludwig Boltzmann (taliwala sa uban pa) - ilang gipakita nga ang entropy usa ka sukod sa kaguliyang. Kasagaran, kon mas molihok ka sa usa ka butang, mas daghang kaguliyang ang imong gimugna. Ug bisan kung magdisenyo ka usa ka proseso kansang katuyoan mao ang pagpasig-uli sa kahusay, dili kalikayan nga maghimo kini labi pa nga entropy kaysa malaglag-pananglitan, pinaagi sa pagpagawas sa kainit. Ang usa ka crane nga nagbutang sa mga steel beam sa hingpit nga pagkahan-ay nagmugna og kahusay sa mga termino sa pagkahan-ay sa mga beam, apan sa panahon sa operasyon niini kini nagpatunghag hilabihan ka init nga ang kinatibuk-ang entropy nagdugang gihapon.
Apan sa gihapon, ang kalainan tali sa pagtan-aw sa thermodynamics sa ika-XNUMX nga siglo nga mga pisiko ug sa panglantaw nga nalangkit sa quantum entanglement dili sama ka dako sa daw. Matag higayon nga ang usa ka sistema makig-interact sa usa ka eksternal nga ahente, ang quantum nga estado niini malambigit sa quantum state sa ahente. Kasagaran, kini nga pagkalambigit modala ngadto sa usa ka pagtaas sa kawalay kasiguruhan sa quantum nga kahimtang sa sistema, sa laing pagkasulti, ngadto sa pagdugang sa gidaghanon sa mga quantum nga estado diin ang sistema mahimo. Ingon usa ka sangputanan sa interaksyon sa ubang mga sistema, ang entropy, nga gihubit sa mga termino sa gidaghanon sa mga estado sa quantum nga magamit sa sistema, kasagarang motaas.
Sa kinatibuk-an, ang quantum mechanics naghatag og usa ka bag-ong paagi sa pag-ila sa pisikal nga mga sistema diin ang pipila ka mga parametro (sama sa posisyon sa kawanangan) mahimong dili sigurado, apan ang uban (sama sa enerhiya) kanunay nga nahibal-an nga sigurado. Sa kaso sa quantum entanglement, duha ka sukaranan nga bulag nga bahin sa sistema adunay nahibal-an nga komon nga quantum nga kahimtang, ug ang matag bahin nga gilain adunay dili sigurado nga kahimtang. Ang usa ka standard nga pananglitan sa entanglement mao ang usa ka parisan sa mga spin sa usa ka single nga estado, diin imposible nga mahibal-an kung unsang spin ang pataas ug diin ang ubos. Ang kawalay kasiguruhan sa kahimtang sa quantum sa usa ka dako nga sistema nanginahanglan usa ka thermodynamic nga pamaagi diin ang mga macroscopic nga mga parameter sama sa temperatura ug entropy nahibal-an nga adunay daghang katukma, bisan kung ang sistema adunay daghang posible nga microscopic quantum states.
Human makompleto ang atong mubo nga ekskursiyon ngadto sa natad sa quantum mechanics, entanglement ug thermodynamics, atong sulayan karon nga masabtan kung giunsa kining tanan padulong sa pagsabot sa kamatuoran nga ang mga black hole adunay temperatura. Ang unang lakang padulong niini gihimo ni Bill Unruh - iyang gipakita nga ang usa ka paspas nga tigpaniid sa patag nga wanang adunay temperatura nga katumbas sa iyang pagpatulin nga gibahin sa 2π. Ang yawe sa mga kalkulasyon ni Unruh mao nga ang usa ka tigpaniid nga naglihok uban ang makanunayon nga pagpatulin sa usa ka piho nga direksyon makakita lamang sa katunga sa patag nga spacetime. Ang ikaduha nga katunga mao ang esensya sa luyo sa usa ka kapunawpunawan nga susama sa usa ka itom nga lungag. Sa sinugdan morag imposible: sa unsang paagi ang flat spacetime molihok sama sa kapunawpunawan sa usa ka black hole? Aron masabtan kung unsa ang nahimo niini, tawagan nato ang atong matinud-anon nga mga tigpaniid Alice, Bob ug Bill alang sa tabang. Sa among hangyo, naglinya sila, uban ni Alice taliwala ni Bob ug Bill, ug ang gilay-on tali sa mga tigpaniid sa matag parisan eksaktong 6 ka kilometro. Kami nagkasabot nga sa panahon nga zero si Alice moambak sa rocket ug molupad paingon kang Bill (ug busa layo kang Bob) uban sa kanunay nga pagpatulin. Ang rocket niini maayo kaayo, makahimo sa pagpalambo sa acceleration 1,5 trilyon ka pilo nga mas dako pa kay sa gravitational acceleration diin ang mga butang molihok duol sa nawong sa Yuta. Siyempre, dili sayon alang kang Alice nga makasugakod sa maong pagpatulin, apan, sama sa atong makita karon, kini nga mga numero gipili alang sa usa ka katuyoan; at the end of the day, hisgotan ra nato ang mga potensyal nga oportunidad, mao ra. Eksakto sa higayon nga si Alice milukso sa iyang rocket, si Bob ug Bill nagwarawara kaniya. (Kami adunay katungod sa paggamit sa ekspresyon nga "eksakto sa higayon nga ...", tungod kay samtang si Alice wala pa magsugod sa iyang pagkalagiw, siya anaa sa sama nga frame sa pakisayran sa Bob ug Bill, aron silang tanan makahimo sa pag-synchronize sa ilang mga orasan. .) Ang pagwarawara kang Alice, siyempre, nakakita kang Bill ngadto kaniya: bisan pa, nga anaa sa rocket, siya makakita kaniya sa sayo pa kaysa kini mahitabo kon siya nagpabilin sa iyang nahimutangan, tungod kay ang iyang rocket uban kaniya molupad sa tukma ngadto kaniya. Sa kasukwahi, mipahilayo siya kang Bob, aron makatuo kita nga makita niya siya nga magwarawara kaniya sa ulahi kay sa iyang makita kon nagpabilin pa siya sa samang dapit. Apan ang kamatuoran mas makapakurat: dili na niya makita si Bob! Sa laing pagkasulti, ang mga photon nga molupad gikan sa nagwarawara nga kamot ni Bob ngadto kang Alice dili na makaapas kaniya, bisan pa nga dili na niya maabot ang gikusgon sa kahayag. Kung nagsugod si Bob sa pagwarawara, nga medyo duol kang Alice, nan ang mga photon nga milupad palayo kaniya sa takna sa iyang pagbiya makaapas unta kaniya, ug kon layo pa siya, dili unta siya makaapas kaniya. Niini nga diwa nga giingon namon nga katunga lang sa spacetime ang nakita ni Alice. Sa higayon nga si Alice nagsugod sa paglihok, si Bob mas layo pa sa kapunawpunawan nga naobserbahan ni Alice.
Sa among paghisgot bahin sa quantum entanglement, naanad na kami sa ideya nga bisan kung ang usa ka quantum mechanical system sa kinatibuk-an adunay usa ka piho nga kahimtang sa quantum, ang pipila ka bahin niini mahimong wala niini. Sa tinuud, kung atong hisgutan ang usa ka komplikado nga sistema sa quantum, ang pipila nga bahin niini mahimong labing maayo nga mahibal-an nga tukma sa termino sa thermodynamics: mahimo kini nga ma-assign nga usa ka maayo nga gipasabut nga temperatura, bisan pa sa dili sigurado nga kahimtang sa quantum sa tibuuk nga sistema. Ang among katapusang istorya nga naglambigit ni Alice, Bob ug Bill medyo sama niini nga sitwasyon, apan ang quantum system nga among gihisgutan dinhi kay walay sulod nga spacetime, ug katunga lang niini ang nakita ni Alice. Maghimo kita og reserbasyon nga ang space-time sa kinatibuk-an anaa sa iyang ground state, nga nagpasabot nga walay mga partikulo niini (siyempre, dili ihap si Alice, Bob, Bill ug ang rocket). Apan ang bahin sa space-time nga nakita ni Alice dili sa ground state, apan sa usa ka estado nga nalambigit sa bahin niini nga dili niya makita. Ang space-time nga nasabtan ni Alice anaa sa usa ka komplikado, dili matino nga quantum state nga gihulagway sa usa ka limitado nga temperatura. Ang mga kalkulasyon ni Unruh nagpakita nga kini nga temperatura gibana-bana nga 60 nanokelvins. Sa laktod nga pagkasulti, samtang gipaspasan ni Alice, daw naunlod siya sa init nga kaligoanan sa radiation nga may temperatura nga parehas (sa angay nga mga yunit) sa pagpatulin nga gibahin sa
bugas. 7.1. Si Alice naglihok nga paspas gikan sa pagpahulay, samtang si Bob ug Bill nagpabilin nga wala maglihok. Ang pagpatulin ni Alice kay dili na niya makita ang mga photon nga gipadala ni Bob sa t = 0. Apan, nadawat niya ang mga photon nga gipadala kaniya ni Bill sa t = 0. Ang resulta mao nga si Alice makahimo lamang sa pag-obserbar sa katunga sa spacetime.
Ang katingad-an nga butang bahin sa mga kalkulasyon ni Unruh mao nga bisan kung gipunting nila gikan sa sinugdanan hangtod sa katapusan hangtod sa wala’y sulod nga wanang, gisukwahi nila ang bantog nga mga pulong ni Haring Lear, "gikan sa wala wala maggikan." Sa unsang paagi mahimong komplikado kaayo ang walay sulod nga luna? Diin gikan ang mga partikulo? Ang kamatuoran mao nga sumala sa quantum theory, ang walay sulod nga luna dili gayud walay sulod. Diha niini, dinhi ug didto, ang mubo nga kinabuhi nga mga paghinam-hinam kanunay nga makita ug mawala, nga gitawag og mga virtual nga partikulo, nga ang kusog niini mahimong positibo ug negatibo. Usa ka tigpaniid gikan sa layo nga umaabot—tawgon nato siya og Carol—nga makakita sa halos tanang hawan nga wanang makapamatuod nga walay mga partikulo nga malungtaron niini. Dugang pa, ang presensya sa mga partikulo nga adunay positibo nga kusog sa kana nga bahin sa space-time nga maobserbahan ni Alice, tungod sa quantum entanglement, nalangkit sa mga paghinam-hinam sa parehas ug kaatbang nga timaan sa kusog sa bahin sa space-time nga dili maobserbahan alang ni Alice. Ang tibuok nga kamatuoran mahitungod sa walay sulod nga spacetime sa kinatibuk-an gipadayag kang Carol, ug kana nga kamatuoran mao nga walay mga partikulo didto. Apan, ang kasinatian ni Alice nagsulti kaniya nga ang mga partikulo anaa didto!
Apan unya kini nahimo nga ang temperatura nga gikalkula ni Unruh ingon og usa lamang ka fiction - kini dili kaayo usa ka kabtangan sa patag nga wanang, apan usa ka kabtangan sa usa ka tigpaniid nga nakasinati kanunay nga pagpatulin sa patag nga wanang. Bisan pa, ang grabidad mismo mao ang parehas nga "tumotumo" nga puwersa sa diwa nga ang "pagpatulin" nga gipahinabo niini wala’y labi pa sa paglihok subay sa usa ka geodesic sa usa ka curved metric. Sama sa among gipatin-aw sa Kapitulo 2, ang prinsipyo sa pagkaparehas ni Einstein nag-ingon nga ang pagpatulin ug grabidad sa esensya managsama. Gikan niini nga punto sa panglantaw, walay bisan unsa nga ilabi makapakurat mahitungod sa itom nga lungag sa kapunawpunawan nga adunay temperatura nga katumbas sa Unruh kalkulasyon sa temperatura sa accelerating tigpaniid. Apan, mahimo ba kitang mangutana, unsa nga bili sa pagpatulin ang atong gamiton sa pagtino sa temperatura? Pinaagi sa pagpalayo og igo sa usa ka black hole, mahimo nato ang grabidad nga atraksyon niini nga huyang sama sa atong gusto. Nagpasabot ba kini nga aron mahibal-an ang epektibo nga temperatura sa usa ka itom nga lungag nga atong gisukod, kinahanglan natong gamiton ang katugbang nga gamay nga bili sa pagpatulin? Kini nga pangutana nahimo nga labi ka malimbungon, tungod kay, ingon sa among pagtuo, ang temperatura sa usa ka butang dili mahimo’g mokunhod nga basta-basta. Gituohan nga kini adunay usa ka piho nga finite value nga mahimong masukod bisan sa usa ka layo kaayo nga tigpaniid.
Source: www.habr.com