Feliĉan Tagon de Kosmonaŭtiko! Ni sendis ĝin al la presejo . Ĝuste dum tiuj ĉi tagoj astrofizikistoj montris al la tuta mondo, kiel aspektas nigraj truoj. Koincido? Ni ne pensas tiel 😉 Do atendu, baldaŭ aperos mirinda libro, verkita de Steven Gabser kaj France Pretorius, tradukita de la mirinda astronomo de Pulkovo alinome Astrodedus Kirill Maslennikov, science redaktita de la legenda Vladimir Surdin kaj subtenata de ĝia publikigo de la Trajektoria Fondaĵo.
Eltiraĵo "Termodinamiko de nigraj truoj" sub la tranĉo.
Ĝis nun, ni konsideris nigrajn truojn kiel astrofizikaj objektoj kiuj formiĝis dum supernovaj eksplodoj aŭ kuŝas en la centroj de galaksioj. Ni observas ilin nerekte per mezurado de la akceloj de steloj proksimaj al ili. La fama detekto de LIGO de gravitondoj la 14-an de septembro 2015 estis ekzemplo de pli rektaj observaĵoj de nigratruaj kolizioj. La matematikaj iloj kiujn ni uzas por akiri pli bonan komprenon de la naturo de nigraj truoj estas: diferenciala geometrio, la ekvacioj de Einstein, kaj potencaj analizaj kaj nombraj metodoj uzitaj por solvi la ekvaciojn de Einstein kaj priskribi la geometrion de spactempo kiun nigraj truoj estigas. Kaj tuj kiam ni povas doni kompletan kvantan priskribon de la spaco-tempo generita de nigra truo, el astrofizika vidpunkto, la temo de nigraj truoj povas esti konsiderata fermita. De pli larĝa teoria perspektivo, estas ankoraŭ multe da loko por esplorado. La celo de ĉi tiu ĉapitro estas reliefigi kelkajn el la teoriaj progresoj en moderna nigratrua fiziko, en kiuj ideoj de termodinamiko kaj kvantuma teorio estas kombinitaj kun ĝenerala relativeco por kaŭzi neatenditajn novajn konceptojn. La baza ideo estas, ke nigraj truoj ne estas nur geometriaj objektoj. Ili havas temperaturon, ili havas enorman entropion, kaj ili povas elmontri manifestiĝojn de kvantuma implikiĝo. Nia diskuto pri la termodinamikaj kaj kvantumaj aspektoj de la fiziko de nigraj truoj estos pli fragmenta kaj supraĵa ol la analizo de la pure geometriaj trajtoj de spaco-tempo en nigraj truoj prezentita en antaŭaj ĉapitroj. Sed ĉi tiuj, kaj precipe la kvantumaj, aspektoj estas esenca kaj esenca parto de la daŭranta teoria esplorado pri nigraj truoj, kaj ni tre penos transdoni, se ne la kompleksajn detalojn, tiam almenaŭ la spiriton de ĉi tiuj verkoj.
En klasika ĝenerala relativeco - se ni parolas pri la diferenciala geometrio de solvoj de la ekvacioj de Einstein - nigraj truoj estas vere nigraj en la senco ke nenio povas eskapi de ili. Stephen Hawking montris, ke ĉi tiu situacio tute ŝanĝiĝas kiam ni konsideras kvantumajn efikojn: nigraj truoj rezultas elsendas radiadon je certa temperaturo, konata kiel la Hawking-temperaturo. Por nigraj truoj de astrofizikaj grandecoj (tio estas, de stela maso ĝis supermasaj nigraj truoj), la temperaturo de Hawking estas nekonsiderinda kompare kun la temperaturo de la kosma mikroonda fono - radiado kiu plenigas la tutan Universon, kiu, cetere, povas mem. estu konsiderita variaĵo de Hawking-radiado. La kalkuloj de Hawking por determini la temperaturon de nigraj truoj estas parto de pli granda esplorprogramo en kampo nomita nigratrua termodinamiko. Alia granda parto de ĉi tiu programo estas la studo de nigra truo entropio, kiu mezuras la kvanton de informo perdita ene de nigra truo. Ordinaraj objektoj (kiel ekzemple akvokruĉo, bloko de pura magnezio aŭ stelo) ankaŭ havas entropion, kaj unu el la centraj deklaroj de nigratrua termodinamiko estas ke nigra truo de antaŭfiksita grandeco havas pli da entropio ol iu alia formo. de materio kiu povas esti enhavita ene de areo de la sama grandeco, sed sen la formado de nigra truo.
Sed antaŭ ol ni plonĝi profunde en la problemojn ĉirkaŭ Hawking-radiado kaj nigratrua entropio, ni rapide preteriru en la kampojn de kvantuma mekaniko, termodinamiko kaj implikiĝo. Kvantuma mekaniko estis evoluigita ĉefe en la 1920-aj jaroj, kaj ĝia ĉefa celo estis priskribi tre malgrandajn partiklojn de materio, kiel atomoj. La evoluo de kvantuma mekaniko kaŭzis la erozion de tiaj bazaj konceptoj de fiziko kiel la preciza pozicio de individua partiklo: montriĝis, ekzemple, ke la pozicio de elektrono dum ĝi moviĝas ĉirkaŭ atomkerno ne povas esti precize determinita. Anstataŭe, al la elektronoj estis asignitaj tielnomitaj orbitoj, en kiuj iliaj faktaj pozicioj povas esti determinitaj nur en probabilisma signifo. Por niaj celoj, tamen, gravas ne tro rapide moviĝi al ĉi tiu probabla flanko de la aferoj. Ni prenu la plej simplan ekzemplon: la hidrogena atomo. Ĝi povas esti en certa kvantuma stato. La plej simpla stato de hidrogenatomo, nomata baza stato, estas la stato kun la plej malalta energio, kaj ĉi tiu energio estas ĝuste konata. Pli ĝenerale, kvantuma mekaniko permesas al ni (principe) koni la staton de iu ajn kvantuma sistemo kun absoluta precizeco.
Probabloj eniras kiam ni demandas iujn specojn de demandoj pri kvantuma mekanika sistemo. Ekzemple, se estas certe ke hidrogenatomo estas en la baza stato, ni povas demandi: "Kie estas la elektrono?" kaj laŭ la leĝoj de kvantumo
mekaniko, ni nur ricevos iun takson de la probablo por ĉi tiu demando, proksimume ion kiel: "verŝajne la elektrono situas je distanco de ĝis duona angstromo de la kerno de hidrogenatomo" (unu angstromo estas egala al 
metroj). Sed ni havas la ŝancon, per certa fizika procezo, trovi la pozicion de la elektrono multe pli precize ol al unu angstromo. Ĉi tiu sufiĉe ofta procezo en fiziko konsistas el pafado de fotono de tre mallonga ondolongo en elektronon (aŭ, kiel fizikistoj diras, disvastigo de fotono per elektrono) - post kio ni povas rekonstrui la lokon de la elektrono en la momento de disvastigo per precizeco proksimume egala al la ondolonga fotono. Sed ĉi tiu procezo ŝanĝos la staton de la elektrono, tiel ke post tio ĝi ne plu estos en la fundamenta stato de la hidrogenatomo kaj ne havos precize difinitan energion. Sed dum iom da tempo ĝia pozicio estos preskaŭ ekzakte determinita (kun precizeco de la ondolongo de la fotono uzata por tio). Prepara takso de la pozicio de la elektrono povas esti farita nur en probabilisma signifo kun precizeco de proksimume unu angstromo, sed post kiam ni mezuris ĝin ni scias precize kio ĝi estis. Resume, se ni mezuras kvantuman mekanikan sistemon iel, tiam, almenaŭ en la konvencia senco, ni "devigas" ĝin en staton kun certa valoro de la kvanto, kiun ni mezuras.
Kvantuma mekaniko validas ne nur por malgrandaj sistemoj, sed (ni kredas) por ĉiuj sistemoj, sed por grandaj sistemoj la kvantumaj mekanikaj reguloj rapide fariĝas tre kompleksaj. Ŝlosila koncepto estas kvantuma implikiĝo, simpla ekzemplo de kiu estas la koncepto de spino. Individuaj elektronoj havas spinon, do en praktiko ununura elektrono povas havi spinon direktitan supren aŭ malsupren kun respekto al elektita spaca akso. La spino de elektrono estas observebla kvanto ĉar la elektrono generas malfortan kampon, similan al la kampo de magneta stango. Tiam spino supren signifas, ke la norda poluso de la elektrono indikas malsupren, kaj spino malsupren signifas, ke la norda poluso indikas supren. Du elektronoj povas esti metitaj en konjugatan kvantuma staton, en kiu unu el ili havas spinon supren kaj la alia havas malsupren spinon, sed estas maleble diri kiu elektrono havas kiun spinon. En esenco, en la bazstato de heliumatomo, du elektronoj estas en ekzakte ĉi tiu stato, nomita spino-unueto, ĉar la totala spino de ambaŭ elektronoj estas nul. Se ni apartigas ĉi tiujn du elektronojn sen ŝanĝi iliajn spinojn, ni ankoraŭ povas diri, ke ili estas spinaj unuotoj kune, sed ni ankoraŭ ne povas diri kia estus la spino de ĉiu el ili individue. Nun, se ni mezuras unu el iliaj spinoj kaj konstatas, ke ĝi estas direktita supren, tiam ni estos tute certaj, ke la dua estas direktita malsupren. En ĉi tiu situacio, ni diras ke la spinoj estas implikitaj—nek per si mem havas difinitan valoron, dum kune ili estas en difinita kvantuma stato.
Einstein tre zorgis pri la fenomeno de implikiĝo: ĝi ŝajnis minaci la bazajn principojn de la teorio de relativeco. Ni konsideru la kazon de du elektronoj en spina unuŝtato, kiam ili estas malproksime dise en spaco. Por esti certa, Alicio prenu unu el ili kaj Bob prenu la alian. Ni diru, ke Alico mezuris la spinon de sia elektrono kaj trovis, ke ĝi estas direktita supren, sed Bob nenion mezuris. Ĝis Alice faris sian mezuradon, estis maleble diri kia estis la spino de lia elektrono. Sed tuj kiam ŝi finis sian mezuradon, ŝi tute sciis, ke la spino de la elektrono de Bob estas direktita malsupren (en la direkto kontraŭa al la spino de sia propra elektrono). Ĉu ĉi tio signifas, ke ŝia mezurado tuj metis la elektronon de Bob en ŝpinita stato? Kiel tio povus okazi se la elektronoj estas space apartigitaj? Einstein kaj liaj kunlaborantoj Nathan Rosen kaj Boris Podolsky sentis ke la rakonto pri mezurado de implikitaj sistemoj estis tiel grava ke ĝi minacis la ekziston mem de kvantuma mekaniko. La Einstein-Podolsky-Rosen Paradox (EPR), kiun ili formulis, uzas pensan eksperimenton similan al tiu, kiun ni ĵus priskribis, por konkludi, ke kvantuma mekaniko ne povas esti kompleta priskribo de la realo. Nun, surbaze de la posta teoria esplorado kaj multaj mezuradoj, la ĝenerala konsento estis establita ke la EPR-paradokso enhavas eraron kaj la kvantuma teorio estas ĝusta. Kvantuma mekanika implikiĝo estas reala: mezuradoj de implikitaj sistemoj korelacios eĉ se la sistemoj estas malproksimaj en spactempo.
Ni reiru al la situacio, kie ni metis du elektronojn en spina unuŝtato kaj donis ilin al Alico kaj Bob. Kion ni povas diri pri elektronoj antaŭ ol mezuradoj estas faritaj? Ke ambaŭ el ili kune estas en certa kvantuma stato (spin-singlet). La spino de la elektrono de Alicio same verŝajne estas direktita supren aŭ malsupren. Pli precize, la kvantuma stato de sia elektrono povas kun egala probablo esti unu (spin supren) aŭ la alia (spin malsupren). Nun por ni la koncepto de probablo alprenas pli profundan signifon ol antaŭe. Antaŭe ni rigardis certan kvantuman staton (la bazstato de la hidrogenatomo) kaj vidis ke ekzistas kelkaj "maloportunaj" demandoj, kiel ekzemple "Kie estas la elektrono?" - demandoj por kiuj la respondoj ekzistas nur en probabilisma signifo. Se ni demandus "bonajn" demandojn, kiel "Kio estas la energio de ĉi tiu elektrono?", ni ricevus definitivajn respondojn. Nun, ne estas "bonaj" demandoj, kiujn ni povas demandi pri la elektrono de Alico, kiuj ne havas respondojn kiuj dependas de la elektrono de Bob. (Ni ne parolas pri stultaj demandoj kiel "Ĉu la elektrono de Alicio eĉ havas spinon?" - demandoj por kiuj ekzistas nur unu respondo.) Do, por determini la parametrojn de duono de la implikita sistemo, ni devos uzi probabilisma lingvo. Certeco nur ekestas kiam ni konsideras la rilaton inter la demandoj, kiujn Alico kaj Bob povus demandi pri siaj elektronoj.
Ni intence komencis per unu el la plej simplaj kvantumaj mekanikaj sistemoj kiujn ni konas: la sistemo de spinoj de individuaj elektronoj. Estas espero, ke kvantumkomputiloj estos konstruitaj surbaze de tiaj simplaj sistemoj. La spinsistemo de individuaj elektronoj aŭ aliaj ekvivalentaj kvantumsistemoj nun estas nomitaj kvantumoj (mallongigo de "kvantumbitoj"), emfazante ilian rolon en kvantumkomputiloj, simila al la rolo ludita per ordinaraj bitoj en ciferecaj komputiloj.
Ni nun imagu, ke ni anstataŭigis ĉiun elektronon per multe pli kompleksa kvantuma sistemo kun multaj, ne nur du, kvantumstatoj. Ekzemple, ili donis al Alice kaj Bob stangojn de pura magnezio. Antaŭ ol Alice kaj Bob iras siajn apartajn vojojn, iliaj stangoj povas interagi, kaj ni konsentas ke farante tion ili akiras certan komunan kvantuman staton. Tuj kiam Alice kaj Bob disiĝas, iliaj magneziobrikoj ĉesas interagi. Kiel en la kazo de elektronoj, ĉiu stango estas en nedeterminita kvantuma stato, kvankam kune, kiel ni kredas, ili formas bone difinitan staton. (En ĉi tiu diskuto, ni supozas, ke Alico kaj Bob kapablas movi siajn magneziajn stangojn sen ĝeni sian internan staton iel ajn, same kiel ni antaŭe supozis, ke Alice kaj Bob povus apartigi siajn implikitajn elektronojn sen ŝanĝi siajn spinojn.) Sed ekzistas diferenco La diferenco inter ĉi tiu pensa eksperimento kaj la elektrona eksperimento estas ke la necerteco en la kvantuma stato de ĉiu stango estas grandega. La stango povas bone akiri pli da kvantumaj statoj ol la nombro da atomoj en la Universo. Jen kie termodinamiko venas en ludo. Tre malbone difinitaj sistemoj povas tamen havi iujn bone difinitajn makroskopajn trajtojn. Tia karakterizaĵo estas, ekzemple, temperaturo. Temperaturo estas mezuro de kiom verŝajne iu parto de sistemo havos certan mezan energion, kun pli altaj temperaturoj egalrilatantaj al pli granda verŝajneco havi pli grandan energion. Alia termodinamika parametro estas entropio, kiu estas esence egala al la logaritmo de la nombro da ŝtatoj kiujn sistemo povas supozi. Alia termodinamika karakterizaĵo kiu estus signifa por trinkejo da magnezio estas ĝia neta magnetigo, kio estas esence parametro kiu montras kiom pli da spin-supren elektronoj ekzistas en la drinkejo ol spin-malsupren elektronoj.
Ni alportis termodinamikon en nian rakonton kiel maniero priskribi sistemojn, kies kvantumaj statoj ne estas precize konataj pro sia implikiĝo kun aliaj sistemoj. Termodinamiko estas potenca ilo por analizi tiajn sistemojn, sed ĝiaj kreintoj tute ne antaŭvidis ĝian aplikon tiamaniere. Sadi Carnot, James Joule, Rudolf Clausius estis figuroj de la XNUMX-a-jarcenta industria revolucio, kaj ili interesiĝis pri la plej praktika el ĉiuj demandoj: kiel funkcias motoroj? Premo, volumeno, temperaturo kaj varmo estas la karno kaj sango de motoroj. Carnot establis ke energio en la formo de varmo neniam povas esti tute konvertita en utilan laboron kiel ekzemple levado de ŝarĝoj. Iom da energio ĉiam estos malŝparita. Clausius faris gravan kontribuon al la kreado de la ideo de entropio kiel universala ilo por determini energiajn perdojn dum ajna procezo implikanta varmon. Lia ĉefa atingo estis la konstato, ke entropio neniam malpliiĝas - en preskaŭ ĉiuj procezoj ĝi pliiĝas. Procezoj en kiuj entropiopliiĝoj estas nomitaj nemaligeblaj, ĝuste ĉar ili ne povas esti inversigitaj sen malkresko de entropio. La sekvan paŝon al la evoluo de statistika mekaniko faris Clausius, Maxwell kaj Ludwig Boltzmann (inter multaj aliaj) - ili montris, ke entropio estas mezuro de malordo. Kutime, ju pli vi agas pri io, des pli da malordo vi kreas. Kaj eĉ se vi desegnas procezon kies celo estas restarigi ordon, ĝi neeviteble kreos pli da entropio ol estos detruita—ekzemple, liberigante varmon. Gruo, kiu metas ŝtaltrabojn en perfekta ordo, kreas ordon laŭ la aranĝo de la traboj, sed dum sia funkciado ĝi generas tiom da varmo ke la totala entropio ankoraŭ pliiĝas.
Sed tamen, la diferenco inter la vidpunkto de termodinamiko de fizikistoj de la XNUMX-a jarcento kaj la vido asociita kun kvantuma implikiĝo ne estas tiel granda kiel ĝi ŝajnas. Ĉiufoje kiam sistemo interagas kun ekstera agento, ĝia kvantuma stato iĝas implikita kun la kvantuma stato de la agento. Tipe, tiu implikiĝo kondukas al pliiĝo en la necerteco de la kvantuma stato de la sistemo, alivorte, al pliiĝo en la nombro da kvantumŝtatoj en kiuj la sistemo povas esti. Kiel rezulto de interagado kun aliaj sistemoj, entropio, difinita laŭ la nombro da kvantumŝtatoj haveblaj al la sistemo, kutime pliiĝas.
Ĝenerale, kvantuma mekaniko disponigas novan manieron karakterizi fizikajn sistemojn en kiuj kelkaj parametroj (kiel ekzemple pozicio en spaco) iĝas necertaj, sed aliaj (kiel ekzemple energio) ofte estas konataj kun certeco. En la kazo de kvantuma implikiĝo, du principe apartaj partoj de la sistemo havas konatan komunan kvantuman staton, kaj ĉiu parto aparte havas necertan staton. Norma ekzemplo de implikiĝo estas paro de spinoj en unuŝtato, en kiu estas maleble diri kiu spino estas supren kaj kiu estas malsupre. La necerteco de la kvantuma stato en granda sistemo postulas termodinamikan aliron en kiu makroskopaj parametroj kiel ekzemple temperaturo kaj entropio estas konataj kun granda precizeco, eĉ se la sistemo havas multajn eblajn mikroskopajn kvantumajn statojn.
Fininte nian mallongan ekskurson en la kampon de kvantuma mekaniko, implikiĝo kaj termodinamiko, ni nun provu kompreni, kiel ĉio ĉi kondukas al kompreno de la fakto, ke nigraj truoj havas temperaturon. La unua paŝo al tio estis farita de Bill Unruh - li montris ke akcela observanto en plata spaco havos temperaturon egalan al sia akcelo dividita per 2π. La ŝlosilo al la kalkuloj de Unruh estas ke observanto moviĝanta kun konstanta akcelado en certa direkto povas nur vidi duonon de plata spactempo. La dua duono estas esence malantaŭ horizonto simila al tiu de nigra truo. Komence ĝi aspektas neebla: kiel plata spactempo povas konduti kiel la horizonto de nigra truo? Por kompreni kiel tio rezultas, ni voku niajn fidelajn observantojn Alice, Bob kaj Bill por helpo. Laŭ nia peto, ili viciĝas, kun Alico inter Bob kaj Bill, kaj la distanco inter la observantoj en ĉiu paro estas ekzakte 6 kilometroj. Ni konsentis, ke je la nula tempo Alico saltos en la raketon kaj flugos al Bill (kaj do for de Bob) kun konstanta akcelo. Ĝia raketo estas tre bona, kapabla disvolvi akcelon 1,5 miliardojn da fojoj pli granda ol la gravita akcelo kun kiu objektoj moviĝas proksime de la surfaco de la Tero. Kompreneble, por Alicio ne estas facile elteni tian akcelon, sed, kiel ni nun vidos, ĉi tiuj nombroj estas elektitaj por celo; fine de la tago, ni nur diskutas eblajn ŝancojn, jen ĉio. Ĝuste en la momento kiam Alice saltas en sian raketon, Bob kaj Bill mansvingas al ŝi. (Ni rajtas uzi la esprimon "precize en la momento kiam ...", ĉar dum Alico ankoraŭ ne komencis sian flugon, ŝi estas en la sama referenca kadro kiel Bob kaj Bill, do ili ĉiuj povas sinkronigi siajn horloĝojn. .) Mansvingante Alicio, kompreneble, vidas Vilĉjon al ŝi: tamen, estante en la raketo, ŝi vidos lin pli frue ol tio estus okazinta, se ŝi restus kie ŝi estis, ĉar ŝia raketo kun ŝi flugas ĝuste al li. Male, ŝi malproksimiĝas de Bob, do ni povas racie supozi, ke ŝi vidos lin mansvingi al ŝi iom pli malfrue ol ŝi vidus, se ŝi restus sur la sama loko. Sed la vero estas eĉ pli surpriza: ŝi tute ne vidos Bob! Alivorte, la fotonoj kiuj flugas de la svinganta mano de Bob al Alice neniam atingos ŝin, eĉ konsiderante ke ŝi neniam povos atingi la lumrapidecon. Se Bob estus komencinta mansvingi, estante iom pli proksime al Alicio, tiam la fotonoj, kiuj forflugis de li en la momento de ŝia foriro, estus atinginta ŝin, kaj se li estus iom pli malproksime, ili ne estus atinginta ŝin. Estas ĉi-sence ke ni diras ke Alico vidas nur duonon de spactempo. En la momento kiam Alice komencas moviĝi, Bob estas iomete pli malproksima ol la horizonto kiun Alice observas.
En nia diskuto pri kvantuma implikiĝo, ni alkutimiĝis al la ideo, ke eĉ se kvantuma mekanika sistemo kiel tutaĵo havas certan kvantuma staton, iuj partoj de ĝi eble ne havas ĝin. Fakte, kiam ni diskutas pri kompleksa kvantuma sistemo, iu parto de ĝi povas esti plej bone karakterizita ĝuste laŭ termodinamiko: al ĝi povas esti asignita bone difinita temperaturo, malgraŭ la tre necerta kvantuma stato de la tuta sistemo. Nia lasta rakonto kun Alico, Bob kaj Vilĉjo estas iom simila al ĉi tiu situacio, sed la kvantuma sistemo, pri kiu ni parolas ĉi tie, estas malplena spactempo, kaj Alico vidas nur duonon de ĝi. Ni faru rezervon, ke spactempo kiel tuto estas en sia baza stato, kio signifas, ke ne estas partikloj en ĝi (kompreneble, sen kalkuli Alicion, Bob, Bill kaj la raketon). Sed la parto de spactempo kiun Alicio vidas ne estos en la baza stato, sed en stato implikita kun la parto de ĝi, kiun ŝi ne vidas. La spactempo perceptita fare de Alice estas en kompleksa, nedeterminita kvantuma stato karakterizita per finhava temperaturo. La kalkuloj de Unruh indikas ke tiu temperaturo estas proksimume 60 nanokelvinoj. Resume, ĉar Alico akcelas, ŝi ŝajnas esti mergita en varma bano de radiado kun temperaturo egala (en taŭgaj unuoj) al la akcelo dividita per
Rizo. 7.1. Alice moviĝas kun akcelo de ripozo, dum Bob kaj Bill restas senmovaj. La akcelo de Alice estas ĝuste tia ke ŝi neniam vidos la fotonojn kiujn Bob sendas al ŝi vojon ĉe t = 0-a Tamen, ŝi ricevas la fotonojn kiujn Bill sendis al ŝi ĉe t = 0. La rezulto estas ke Alice povas observi nur duonon de spactempo.
La stranga afero pri la kalkuloj de Unruh estas ke kvankam ili rilatas de komenco ĝis fino al malplena spaco, ili kontraŭdiras la famajn vortojn de reĝo Lear, "el nenio venas nenio." Kiel malplena spaco povas esti tiel kompleksa? De kie povas veni la partikloj? La fakto estas, ke laŭ kvantuma teorio, malplena spaco tute ne estas malplena. En ĝi, jen kaj jen, mallongdaŭraj ekscitoj konstante aperas kaj malaperas, nomataj virtualaj partikloj, kies energio povas esti kaj pozitiva kaj negativa. Observanto de la malproksima estonteco—ni nomu ŝin Carol—kiu povas vidi preskaŭ la tutan malplenan spacon povas konfirmi, ke ne estas longdaŭraj partikloj en ĝi. Krome, la ĉeesto de partikloj kun pozitiva energio en tiu parto de spactempo kiun Alico povas observi, pro kvantuma implikiĝo, estas rilata al ekscitoj de egala kaj kontraŭa signo de energio en la parto de spactempo neobservebla por Alice. La tuta vero pri malplena spactempo kiel tutaĵo estas rivelita al Carol, kaj tiu vero estas ke ekzistas neniuj partikloj tie. Tamen, la sperto de Alice rakontas al ŝi ke la partikloj estas tie!
Sed tiam montriĝas, ke la temperaturo kalkulita de Unruh ŝajnas esti simple fikcio - ĝi ne estas tiom propraĵo de plata spaco kiel tia, sed prefere eco de observanto spertanta konstantan akcelon en plata spaco. Tamen, gravito mem estas la sama "fikcia" forto en la senco ke la "akcelo" kiun ĝi kaŭzas estas nenio pli ol movado laŭ geodezia en kurba metriko. Kiel ni klarigis en Ĉapitro 2, la principo de ekvivalenteco de Einstein deklaras ke akcelo kaj gravito estas esence ekvivalentaj. De ĉi tiu vidpunkto, estas nenio aparte ŝoka pri la horizonto de la nigra truo havanta temperaturon egalan al la kalkulo de Unruh de la temperaturo de la akcelanta observanto. Sed, ĉu ni povas demandi, kian valoron de akcelo ni uzu por determini temperaturon? Moviĝante sufiĉe malproksimen de nigra truo, ni povas malfortigi ĝian gravitan altiron kiel ni ŝatas. Ĉu tio signifas, ke por determini la efikan temperaturon de nigra truo, kiun ni mezuras, ni devas uzi egale malgrandan valoron de akcelo? Ĉi tiu demando rezultas esti sufiĉe insida, ĉar, kiel ni kredas, la temperaturo de objekto ne povas malpliiĝi arbitre. Estas supozite ke ĝi havas iun fiksan finhavan valoron kiu povas esti mezurita eĉ fare de tre malproksima observanto.
fonto: www.habr.com