{"id":31419,"date":"2019-10-31T21:41:09","date_gmt":"2019-10-31T18:41:09","guid":{"rendered":"https:\/\/prohoster.info\/blog\/termodinamika-chernyh-dyr\/"},"modified":"2019-10-31T21:41:09","modified_gmt":"2019-10-31T18:41:09","slug":"termodinamika-chernyh-dyr","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/prohoster.info\/et\/blog\/news\/termodinamika-chernyh-dyr","title":{"rendered":"Mustade aukude termod\u00fcnaamika","gt_translate_keys":[{"key":"rendered","format":"text"}]},"content":{"rendered":"

\"Mustade<\/a><\/noindex>
\nPalju \u00f5nne kosmonaudip\u00e4eval! Me oleme selle tr\u00fckikotta saatnud \u00abV\u00e4ike raamat mustadest augudest\u00bb<\/a><\/noindex>. Just sel ajal n\u00e4itasid astrof\u00fc\u00fcsikud kogu maailmale, millised mustad augud v\u00e4lja n\u00e4evad. Kokkusattumus? Ei usu \ud83d\ude09 Nii et oodake, peagi ilmub imeline raamat, mille on kirjutanud Steven Gabser ja Frans Pretorius, t\u00f5lkis fantastiline pulkovski astronoom aka Astrodead Kirill Maslennikov, teaduslikult toimetas legendaarne Vladimir Surdin ja selle v\u00e4ljaandmist toetas Teraektsioonifond.<\/p>\n

L\u00f5ik raamatust \u00abMustade aukude termod\u00fcnaamika\u00bb allpool.
\n<\/a><\/noindex>
\nSiiani oleme musti auke k\u00e4sitlenud kui astrof\u00fc\u00fcsikalisi objekte, mis on tekkinud supernoovade plahvatustest v\u00f5i asuvad galaktikate keskustes. Me j\u00e4lgime neid kaudselt, m\u00f5\u00f5tes l\u00e4hedal asuvate t\u00e4htede kiirus muutusi. Kuulus LIGO gravitatsioonilainete vastuv\u00f5tja registreerimine 14. septembril 2015 on n\u00e4ide otsesematest vaatlustest mustade aukude kokkup\u00f5rkest. Matemaatilised t\u00f6\u00f6riistad, mida kasutame mustade aukude olemuse parema m\u00f5istmise saavutamiseks, h\u00f5lmavad diferentsiaalgeomeetriat, Einsteini v\u00f5rrandeid ning v\u00f5imsaid anal\u00fc\u00fctilisi ja numbreid meetodeid, mida rakendatakse Einsteini v\u00f5rrandite lahendamiseks ja mustade aukude tekitatud ruumaja aja geomeetria kirjeldamiseks. Ja kohe, kui suudame anda t\u00e4ieliku kvantitatiivse kirjelduse musta augu tekitatud ruumaja ajast, saab mustade aukude teema astrof\u00fc\u00fcsika seisukohalt pidada l\u00f5ppenuks. Laiemas teoreetilises perspektiivis j\u00e4\u00e4b aga veel v\u00e4ga palju uurimisv\u00f5imalusi. Selle peat\u00fcki eesm\u00e4rk on r\u00e4\u00e4kida m\u00f5nest kaasaegse mustade aukude f\u00fc\u00fcsika teoreetilisest saavutustest, kus termod\u00fcnaamika ja kvantteooria ideed \u00fchenduvad \u00fcldise relatiivsusteooriaga, tekitades ootamatult uusi kontseptsioone. Peamine idee on see, et mustad augud ei ole lihtsalt geomeetrilised objektid. Neil on temperatuur, neil on tohutu entropia ja nad v\u00f5ivad n\u00e4idata kvantsegaduse ilminguid. Meie arutlused mustade aukude f\u00fc\u00fcsika termod\u00fcnaamiliste ja kvant aspektide \u00fcle j\u00e4\u00e4vad enamasti killustatud ja pinnapealseks, v\u00f5rreldes eelnevatel peat\u00fckkidel esitatud puhta geomeetria anal\u00fc\u00fcsiga. Kuid need, ja eriti kvant, aspektid on olulised ja h\u00e4davajalikud osad mustade aukude teoreetilistest uuringutest, ja me teeme k\u00f5ik endast oleneva, et edasi anda, kui mitte keerulisi detaile, siis v\u00e4hemalt nende t\u00f6\u00f6de vaimu.<\/p>\n

Klassikalises \u00fcldrelatiivsusteoorias \u2014 kui r\u00e4\u00e4kida Einsteini v\u00f5rrandite lahendite diferentsiaalgeomeetriast \u2014 on mustad augud t\u00f5eliselt mustad selles m\u00f5ttes, et neist ei saa v\u00e4lja p\u00e4\u00e4seda mitte kui miski. Stephen Hawking n\u00e4itas, et see olukord muutub t\u00e4ielikult, kui v\u00f5tame arvesse kvantm\u00f5jud: mustad augud, nagu selgub, kiirgavad teatud temperatuuri kiirgust, mida tuntakse Hawkingi temperatuurina. Ahnakate masside mustade augude (st t\u00e4htede massist ultra-massiivseteni) Hawkingi temperatuur on v\u00f5rreldes kosmilise mikrolainete taustaga \u2014 kiirgusega, mis t\u00e4idab kogu universumit ja mis, muide, v\u00f5ib ka ise olla Hawkingi kiirguse variant. Hawkingi arvutused mustade augude temperatuuride m\u00e4\u00e4ramiseks on osa laiemast teadusuuringute programmist, mida tuntakse mustade augude termod\u00fcnaamika nime all. Teine suurem osa sellest programmist on mustade augude entroopia uurimine, mis iseloomustab teavet, mis kaob musta augu sisse. Tavalised objektid (nagu n\u00e4iteks veekruus, puhtast magneesiumist plokk v\u00f5i t\u00e4ht) omavad samuti entroopiat, ja \u00fcks mustade augude termod\u00fcnaamika keskseid v\u00e4iteid on see, et must auk, millel on antud suurus, omab suuremat entroopiat kui miski muu ainevorm, mille saab paigutada sama suurusesse piirkonda ilma musta augu moodustamiseta.<\/p>\n

Kuid enne kui me s\u00fcvitsi sukeldume Hawkingi kiirguse ja mustade aukude entropia probleemide anal\u00fc\u00fcsi, teeme kiiresti ekskursiooni kvantmehaanikasse, termod\u00fcnaamikasse ja p\u00f5imunusse. Kvantmehaanika t\u00f6\u00f6tati v\u00e4lja peamiselt 1920. aastatel ning selle peamine eesm\u00e4rk oli kirjeldada v\u00e4ga v\u00e4ikeseid aineosakesi, nagu aatomid. Kvantmehaanika areng viis selliste f\u00fc\u00fcsika p\u00f5hikontseptsioonide h\u00e4gustumiseni nagu \u00fcksikute osakeste t\u00e4pne asukoht: n\u00e4iteks selgus, et elektroni asukohta aatomituuma \u00fcmber ei saa t\u00e4pselt kindlaks teha. Selle asemel m\u00e4\u00e4ratakse elektronidele nn orbiidid, millel nende tegelikud asukohad v\u00f5ivad olla m\u00e4\u00e4ratletud ainult t\u00f5en\u00e4osuslikus m\u00f5ttes. Kuid meie eesm\u00e4rkide jaoks on oluline mitte minna liiga kiiresti t\u00f5en\u00e4osusteema juurde. V\u00f5tame k\u00f5ige lihtsama n\u00e4ite: vesiniku aatom. See v\u00f5ib asuda teatud kvantolekus. Vesiniku aatomi k\u00f5ige lihtsam olek, mida nimetatakse p\u00f5hiolekuks, on madalaima energiasisaldus ning see energia on t\u00e4pselt teada. \u00dcldisemalt v\u00f5imaldab kvantmehaanika meil (principiis) teada iga kvant s\u00fcsteemi olekut t\u00e4iesti t\u00e4pselt.<\/p>\n

T\u00f5en\u00e4osused tulevad m\u00e4ngu, kui esitame teatud t\u00fc\u00fcpi k\u00fcsimusi kvantmehaanilise s\u00fcsteemi kohta. N\u00e4iteks, kui on kindlalt teada, et vesiniku aatom on p\u00f5hiolekus, v\u00f5ime k\u00fcsida: \u201eKus elektron asub?\u201c ja kvantmehaanika seaduste kohaselt saame sellele k\u00fcsimusele vaid mingisuguse t\u00f5en\u00e4osuse hinnangu, ligikaudu midagi sellist nagu: \u201et\u00f5en\u00e4oliselt on elektron vesiniku aatomi tuumast poole angstreemi kaugusel\u201c (\u00fcks angstreem on
\nmillimeetri miljardik osa) \"Mustade meetrid). Kuid meil on v\u00f5imalus teatud f\u00fc\u00fcsikalise protsessi kaudu leida elektroni asukoht tunduvalt t\u00e4psemalt kui \u00fche angstremiga. See \u00fcsna tavaline f\u00fc\u00fcsikaprotsess seisneb selles, et kiirata elektronile foton, millel on v\u00e4ga l\u00fchike lainepikkus (v\u00f5i nagu f\u00fc\u00fcsikud \u00fctlevad, hajutada foton elektronil) \u2014 p\u00e4rast seda saame rekonstrueerida elektroni asukoha hajumise hetkel t\u00e4psusega, mis on ligikaudu v\u00f5rdsed fotoni lainepikkusega. Kuid see protsess muudab elektroni seisundit, nii et p\u00e4rast seda ei ole ta enam vesiniku aatomi p\u00f5hiolekus ja tal ei ole t\u00e4pselt m\u00e4\u00e4ratud energiat. K\u00fcll aga on m\u00f5neks ajaks tema asukoht peaaegu t\u00e4pselt m\u00e4\u00e4ratletud (t\u00e4psusega, mis on seotud kasutatud fotoni lainepikkusega). Elektroni eelnevat asukohta saab hinnata ainult t\u00f5en\u00e4osuslikus m\u00f5ttes t\u00e4psusega umbes \u00fche angstremiga, kuid niipea, kui me seda m\u00f5\u00f5dame, teame me t\u00e4pselt, mis see oli. L\u00fchidalt \u00f6eldes, kui me teatud viisil m\u00f5\u00f5dame kvantmehaanilist s\u00fcsteemi, siis v\u00e4hemalt \u00fcldiselt aktsepteeritud m\u00f5ttes anname me sellele \u201esunniviisiliselt\u201c oleku, millel on kindel v\u00e4\u00e4rtus suurusest, mida m\u00f5\u00f5dame.<\/p>\n

Kvantmehhaanika on rakendatav mitte ainult v\u00e4ikestele, vaid (nagu me arvame) k\u00f5igile s\u00fcsteemidele, kuid suurte s\u00fcsteemide puhul muutuvad kvantmehhaanilised reeglid kiiresti v\u00e4ga keeruliseks. Peamine kontseptsioon on kvantkorrelatsioon, mille lihtsaks n\u00e4iteks v\u00f5ib tuua p\u00f6\u00f6rdemomendi m\u00f5iste. \u00dcksikute elektronide suhtes on p\u00f6\u00f6rdemoment olemas, seega praktiliselt v\u00f5ib \u00fcksik elektron omada p\u00f6\u00f6rdemomenti, mis on suunatud \u00fcles v\u00f5i alla valitud ruumilise telje suhtes. Elektroni p\u00f6\u00f6rdemoment on vaadeldav suurus, kuna elektron genereerib n\u00f5rga magnetv\u00e4lja, mis sarnaneb magnetploki v\u00e4ljaga. Seega t\u00e4hendab p\u00f6\u00f6rdemoment, mis on suunatud \u00fcles, et elektroni p\u00f5hja pool on suunatud alla, ja p\u00f6\u00f6rdemoment, mis on suunatud alla, t\u00e4hendab, et p\u00f5hjapool<\/p>\n

Einsteini v\u00e4ga muretses segaduse n\u00e4htuse p\u00e4rast: see n\u00e4is \u00e4hvardavat \u00fcldrelatiivsusteooria p\u00f5hialuseid. V\u00f5tame ette kahe elektroni spin-singlet staatuse juhtumi, kui nad on ruumis \u00fcksteisest kaugel. Kindluse m\u00f5ttes oletame, et \u00fcks neist on Alice ja teine Bob. Oletame, et Alice m\u00f5\u00f5tis oma elektroni spini ja avastas, et see on suunatud \u00fclespoole, samal ajal kui Bob ei m\u00f5\u00f5tnud midagi. Seni, kuni Alice oma m\u00f5\u00f5tmise tegi, ei olnud v\u00f5imalik \u00f6elda, milline oli tema elektroni spin. Kuid niipea, kui ta oma m\u00f5\u00f5tmise l\u00f5petas, sai ta absoluutselt t\u00e4pselt teada, et Bobi elektroni spin on suunatud allapoole (tema enda elektroni spini suunaga vastupidises suunas). Kas see t\u00e4hendab, et tema m\u00f5\u00f5tmine t\u00f5i Bobi elektroni hetkega olukorda, kus tema spin on suunatud allapoole? Kuidas see oleks saanud juhtuda, kui elektronid on ruumiliselt eraldatud? Einstein ja tema kolleegid Nathan Rosen ja Boris Podolsky tundsid, et segatud s\u00fcsteemide m\u00f5\u00f5tmise lugu on piisavalt t\u00f5sine, et \u00e4hvardada kvantmehaanika eksistentsi. Nende poolt formuleeritud Einstein-Roseni-Podolsky paradoks (EPR) kasutab m\u00f5tteekspertiisi, mis sarnaneb sellele, mida me praegu kirjeldasime, et j\u00e4reldada: kvantmehaanika ei saa olla t\u00e4ielik kirjeldus reaalsusest. Praeguseks on nendele teoreetilistele uurimistele ja paljude m\u00f5\u00f5tmiste tulemustele tuginedes kujunenud \u00fcldine arvamus, et EPR paradokslis on viga ning kvantteooria on \u00f5ige. Kvant-mehaaniline segadus on t\u00f5eline: segatud s\u00fcsteemide m\u00f5\u00f5tmised korreleerivad, isegi kui need s\u00fcsteemid on kaugel ajas ja ruumis.<\/p>\n

Naas tagasi olukorda, kus me panime kaks elektroni spin-s\u00fcngli olekusse ja jagasime need Alicele ja Bobile. Mida me saame \u00f6elda elektronide kohta enne m\u00f5\u00f5tmiste tegemist? Et nad m\u00f5lemad koos on kindlas kvantolekus (spin-s\u00fcngli olek). Alice'i elektroni spin on sama t\u00f5en\u00e4osusega suunatud \u00fcles v\u00f5i alla. T\u00e4psemalt, tema elektroni kvantolek v\u00f5ib sama t\u00f5en\u00e4osusega olla kas \u00fcks (spin \u00fcles) v\u00f5i teine (spin alla). N\u00fc\u00fcd omandab meie jaoks t\u00f5en\u00e4osuse m\u00f5isted s\u00fcgavam t\u00e4hendus kui varem. Varem k\u00e4sitlesime teatavat kvantolekut (vesiniku aatomi p\u00f5hiolekut) ja n\u00e4gime, et on olemas teatud \"ebamugavad\" k\u00fcsimused, n\u00e4iteks \"Kus elektron asub?\" - k\u00fcsimused, millele vastused eksisteerivad ainult t\u00f5en\u00e4osuslikus m\u00f5ttes. Kui me k\u00fcsiksime \"h\u00e4id\" k\u00fcsimusi, n\u00e4iteks: \"Mis on selle elektroni energia?\", saaksime neile kindlaid vastuseid. N\u00fc\u00fcd aga ei ole \u201eh\u00e4id\u201d k\u00fcsimusi, mida me v\u00f5iksime Alicele elektroni kohta k\u00fcsida, mille vastused ei s\u00f5ltuks Bobi elektronist. (Me ei r\u00e4\u00e4gi tobedatest k\u00fcsimustest nagu \u201eKas Alicel on elektroni spinn \u00fcldse?\u201d - k\u00fcsimustest, millel on ainult \u00fcks vastus.) Seega, et m\u00e4\u00e4rata \u00e4ra \u00fche pooli parameetreid segatud s\u00fcsteemist, peame kasutama t\u00f5en\u00e4osuslikku keelt. Kindel teadlikkus tekib alles siis, kui vaatleme seoseid k\u00fcsimuste vahel, mida Alice ja Bob v\u00f5ivad oma elektronide kohta k\u00fcsida.<\/p>\n

Me alustasime meelega \u00fche k\u00f5ige lihtsama kvantmehaanilise s\u00fcsteemiga, mida me teame: individuaalsete elektronide spin s\u00fcsteemiga. On lootust, et selliste lihtsate s\u00fcsteemide alusel ehitatakse kvantarvuteid. Individuaalsete elektronide spin system ehk muud samav\u00e4\u00e4rsed kvant s\u00fcsteemid nimetatakse n\u00fc\u00fcd kubititeks (l\u00fchend \"kvantbitid\"), mis r\u00f5hutab nende rolli kvantarvutites, sarnast rolliga, mida tavabittide m\u00e4ngivad digitaalsetes arvutites.<\/p>\n

Kujutame n\u00fc\u00fcd ette, et asendame iga elektroni palju keerukama kvant-s\u00fcsteemiga, millel on palju, mitte ainult kaks kvantolekut. N\u00e4iteks anname Alicele ja Bobile puhtast magneesiumist t\u00fckid. Enne kui Alice ja Bob oma tegemiste t\u00f5ttu eri suundades liikuma hakkavad, v\u00f5ivad nende t\u00fckid omavahel suhelda, ning lepime kokku, et selle k\u00e4igus nad omandavad teatud \u00fchise kvantoleku. Niipea kui Alice ja Bob lahku l\u00e4hevad, lakka nende magneesiumit\u00fckid suhtlemast. Nagu elektronide puhul, on iga t\u00fckk m\u00e4\u00e4ramatul kvantolekul, kuigi koos, nagu me arvame, moodustavad nad \u00fcsna m\u00e4\u00e4ratletud oleku. (Selles arutelus eeldame, et Alice ja Bob saavad oma magneesiumit\u00fckke liigutada, rikumata nende sisemist olekut, nagu eelmises arutelus eeldasime, et Alice ja Bob saaksid oma segatud elektrone jagada, m\u00f5jutamata nende spinne.) Kuid erinevus selle m\u00f5ttekatse ja elektronidega eksperimendi vahel on see, et iga t\u00fckikese kvantoleku m\u00e4\u00e4ramatus on tohutu. T\u00fckk v\u00f5ib omandada rohkem kvantolekuid kui aatomite arv Universumis. Siin tulebki m\u00e4ngu termod\u00fcnaamika. V\u00e4ga ebat\u00e4pselt m\u00e4\u00e4ratletud s\u00fcsteemidel v\u00f5ivad siiski olla m\u00f5ned h\u00e4sti m\u00e4\u00e4ratletud makroskoopilised omadused. \u00dcks selline omadus on n\u00e4iteks temperatuur. Temperatuur on m\u00f5\u00f5t, millega t\u00f5en\u00e4oliselt igas s\u00fcsteemi osas on kindel keskmine energia, kusjuures k\u00f5rgem temperatuur vastab suurema t\u00f5en\u00e4osusega suurema energia omamisele. Teine termod\u00fcnaamiline parameeter on entropia, mis p\u00f5hineb p\u00f5him\u00f5tteliselt s\u00fcsteemi v\u00f5imekuse olekute logaritmil. Veel \u00fcks termod\u00fcnaamiline omadus, mis oleks magneesiumit\u00fcki jaoks oluline, on selle kogus magnetiseeritus, st p\u00f5him\u00f5tteliselt parameeter, mis n\u00e4itab, kui palju rohkem on t\u00fckkis elektrone, mille spin on suunatud \u00fclespoole, kui neid, mille spin on suunatud allapoole.<\/p>\n

Meie jutustuses kasutame termod\u00fcnaamikat s\u00fcsteemide kirjeldamiseks, mille kvantolekud on teadmata nende seotuse t\u00f5ttu teiste s\u00fcsteemidega. Termod\u00fcnaamika on v\u00f5imas t\u00f6\u00f6riist selliste s\u00fcsteemide anal\u00fc\u00fcsiks, kuid selle loojad ei olnud sellist rakendust ette n\u00e4inud. Sadi Carnot, James Joule ja Rudolf Clausius olid 19. sajandi t\u00f6\u00f6stusrevolutsiooni tegelased, kes olid huvitatud k\u00f5ige praktilisematest k\u00fcsimustest: kuidas t\u00f6\u00f6tavad mootorid? R\u00f5hk, maht, temperatuur ja soojus on mootoreid elavdavad aspektid. Carnot leidis, et soojusena olemasolevat energiat ei saa kunagi t\u00e4ielikult muundada kasulikuks t\u00f6\u00f6ks, n\u00e4iteks kaalu t\u00f5stmiseks. Osa energiast raisatakse alati. Clausius aitas luua entropia idee kui universaalne t\u00f6\u00f6riist energiapoolte m\u00e4\u00e4ratlemiseks igasugustes soojusega seotud protsessides. Tema peamine saavutus oli arusaamine, et entropia ei v\u00e4hene kunagi \u2014 peaaegu k\u00f5igis protsessides see suureneb. Protsessid, mille k\u00e4igus entropia suureneb, nimetatakse p\u00f6\u00f6rdumatuks \u2014 just selle t\u00f5ttu, et neid ei saa tagasi p\u00f6\u00f6rata ilma entropia v\u00e4henemiseta. J\u00e4rgmise sammu statistilise mehhaanika arendamisel tegid Clausius, Maxwell ja Ludwig Boltzmann (paljude teiste seas) \u2014 nad n\u00e4itasid, et entropia on korratuse m\u00f5\u00f5t. \u00dcldiselt, mida rohkem te millegi kallal t\u00f6\u00f6tate, seda rohkem te sinna korratust toote. Ja isegi kui te olete v\u00e4lja t\u00f6\u00f6tanud protsessi, mille eesm\u00e4rk on korrastamine, tekib selle k\u00e4igus ikkagi rohkem entropiat, kui h\u00e4vitatakse \u2014 n\u00e4iteks soojust vabastades. T\u00f5steseade, mis paigutab terasest talasid ideaalsesse j\u00e4rjekorda, loob korrastatust talade asukohas, kuid selle t\u00f6\u00f6 k\u00e4igus vabastatakse nii palju soojust, et \u00fcldine entropia kasvab ikkagi.<\/p>\n

Kuid siiski pole erinevus arusaamades 19. sajandi f\u00fc\u00fcsikute termod\u00fcnaamika ja kvantsegaduse vahel nii suur, kui v\u00f5iks arvata. Iga kord, kui s\u00fcsteem suheldakse v\u00e4lise agente, seguneb selle kvantolek agendi kvantolekuga. K\u00f5ige sagedamini toob see segadus kaasa kvantoleku ebamugavuse suurenemise, teisis\u00f5nu, kvantolekute arvu kasvu, milles s\u00fcsteem v\u00f5ib asuda. Koostoime tulemusena teiste s\u00fcsteemidega suureneb entropia, mis m\u00e4\u00e4ratletakse s\u00fcsteemile k\u00e4ttesaadavate kvantolekute arvu kaudu.<\/p>\n

\u00dcldiselt pakub kvantmehaanika uut viisi f\u00fc\u00fcsiliste s\u00fcsteemide iseloomustamiseks, kus m\u00f5ned parameetrid (n\u00e4iteks paiknemine ruumis) muutuvad ebamugavaks, samas kui teised (n\u00e4iteks energia) on sageli t\u00e4pselt teada. Kvantsegaduse korral on kaks p\u00f5him\u00f5tteliselt eraldi s\u00fcsteemi osa, millel on teadaolev \u00fchine kvantolek, samas kui iga osa eraldi on ebamugav. T\u00fc\u00fcpiliseks n\u00e4iteks segadusest on spinni paar singletolekus, kus pole v\u00f5imalik \u00f6elda, milline spin on \u00fclespoole suunatud ja milline allapoole. Suure s\u00fcsteemi kvantoleku ebamugavus n\u00f5uab termod\u00fcnaamilist l\u00e4henemist, kus makroskoopilised parameetrid, nagu temperatuur ja entropia, on teada suure t\u00e4psusega, hoolimata sellest, et s\u00fcsteemil on palju v\u00f5imalikke mikroskoopilisi kvantolekeid.<\/p>\n

L\u00f5petades meie l\u00fchikese ekskursiooni kvantmehaanikasse, p\u00f5imumisse ja termod\u00fcnaamikasse, p\u00fc\u00fcame n\u00fc\u00fcd m\u00f5ista, kuidas k\u00f5ik see viib arusaamiseni, et mustadel aukudel on temperatuur. Esimese sammu selle suunas tegi Bill Unruh \u2014 ta n\u00e4itas, et kiirenev vaatleja tasapinnalises ruumis omab temperatuuri, mis on v\u00f5rdne tema kiirusel, jagatuna 2\u03c0-ga. Unruhi arvutuste v\u00f5tmeelement on see, et vaatleja, kes liigub p\u00fcsiva kiirusena kindlas suunas, n\u00e4eb ainult poolikut tasapinnalist ajaruumi. Teine pool on sisuliselt horisondi taga, nagu musta augu horisont. Esialgu tundub see v\u00f5imatuna: kuidas saab tasapinnaline ajaruumi k\u00e4ituda nagu musta augu horisont? Selle m\u00f5istmiseks kutsume appi meie usaldusv\u00e4\u00e4rsed vaatlejad Alice'i, Bobi ja Billi. Palusime neil seista j\u00e4rjekorras, kus Alice on Bobi ja Billi vahel, ning igas paaris vaatlejate vahel on t\u00e4pselt 6 kilomeetrit. Lepiti kokku, et nullmomendil h\u00fcppab Alice raketti ja lendab Billile suunas (ehk eemale Bobist) pideva kiiruselaadimisega. Rakett, millega ta lendab, on v\u00e4ga head kvaliteeti, suudab tekitada kiiruselaadimise, mis on 1,5 triljonit korda suurem gravitatsioonilisest kiirusest, millega objektid liiguvad Maa pinna l\u00e4hedal. Loomulikult ei ole Alice'il sellise kiiruselaadimise talumine lihtne, kuid nagu me varsti n\u00e4eme, on need numbrid valitud kindla eesm\u00e4rgiga; l\u00f5puks arutame lihtsalt potentsiaalseid v\u00f5imalusi, ja just sedasi. Just sel hetkel, kui Alice h\u00fcppab oma raketti, lehvitavad Bob ja Bill talle. (Meil on \u00f5igus kasutada v\u00e4ljendit \u201ejust sel hetkel, kui\u2026\u201d, sest enne kui Alice lendama hakkab, on ta samas koordinaats\u00fcsteemis Bobi ja Billiga, nii et nad saavad k\u00f5ik oma kellad \u00f5igeks ajaks s\u00fcnkroniseerida.) Lehvitavat Billi n\u00e4eb Alice, kuid olles raketis, n\u00e4eb ta teda varem, kui see juhtuks, kui ta oleks seal, kus ta oli, sest tema rakett lendab t\u00f5epoolest tema suunas. Bobist aga kaugendab ta, nii et me saame m\u00f5istlikult eeldada, et ta n\u00e4eb, kuidas Bob talle lehvitab, pisut hiljem, kui ta oleks n\u00e4inud, kui ta oleks endiselt endises kohas. Kuid t\u00f5de on veelgi h\u00e4mmastavam: Alice ei n\u00e4e Bobi \u00fcldse! Teisis\u00f5nu, footonid, mis lendavad lehvitava Bobi suunas Alice'i, ei j\u00f5ua kunagi temani, isegi arvestades, et ta ei saa kunagi kiiremini kui valgus. Kui Bob oleks hakanud lehvitama, olles Alice'ile veidi l\u00e4hemal, siis footonid, mis temast lahkusid tema v\u00e4ljalennul, oleksid tema k\u00e4tte j\u00f5udnud, ja kui ta oleks olnud veidi kaugemal, siis nad ei oleks tema k\u00e4tte j\u00f5udnud. Just sel viisil me \u00fctleme, et Alice n\u00e4eb ainult pool ajaruumi. Sel hetkel, kui Alice hakkab liikuma, on Bob veidi kaugemal horisondist, mida Alice n\u00e4eb.<\/p>\n

Meie arutelus kvantse s\u00f5lme puhul oleme juba harjunud m\u00f5ttega, et isegi kui kvantmehhaaniliselt s\u00fcsteemil on m\u00e4\u00e4ratud kvantolek, v\u00f5ivad m\u00f5ned selle osad sellest puududa. Tegelikult, kui arutame keerulist kvantset s\u00fcsteemi, v\u00f5ib m\u00f5ni selle osa parimal viisil olla iseloomustatud just termod\u00fcnaamika raames: sellel v\u00f5ib olla t\u00e4iesti kindel temperatuur, hoolimata s\u00fcsteemi k\u00f5rgelt m\u00e4\u00e4ramatust kvantolekust. Meie viimane lugu Alicest, Bobist ja Billist on veidi sarnane sellele olukorrale, kuid kvantne s\u00fcsteem, millest me siin r\u00e4\u00e4gime, on t\u00fchjus-aja, ja Alice n\u00e4eb ainult selle poolt. M\u00e4rgime, et t\u00fchjus-aeg on oma p\u00f5hiseisundis, mis t\u00e4hendab, et seal ei ole osakesi (muidugi, v\u00e4lja arvatud Alice, Bob, Bill ja rakett). Kuid see t\u00fchjus-aeg, mida Alice n\u00e4eb, ei ole p\u00f5hiseisundis, vaid olekus, mis on seotud tema n\u00e4htamatu osaga. Alicele tajutav t\u00fchjus-aeg on keerulises m\u00e4\u00e4ramatuse kvantolekus, mida iseloomustab l\u00f5plik temperatuur. Unru arvutused n\u00e4itavad, et see temperatuur on umbes 60 nanokelvinit. L\u00fchidalt \u00f6eldes, kiiruselt kiirendades, sukeldub Alice justkui sooja kiirguse vanni, mille temperatuur on (asjakohastes \u00fchikutes) kiirus, jagatud \"Mustade
\n
\n\"Mustade<\/p>\n

Kujutis 7.1. Alice liigub kiiruselt, alustades rahuolekust, samas kui Bob ja Bill j\u00e4\u00e4vad liikumatuks. Alice'i kiirus on just selline, et ta ei n\u00e4e kunagi fotoneid, mida Bob talle saadab hetkel t = 0. Kuid ta saab Billilt fotoneid, mis hetkel t = 0 talle saadeti. Tulemuseks on see, et Alice suudab j\u00e4lgida ainult \u00fche pooluse t\u00fchjus-ajast.<\/p>\n

Unru arvutuste erip\u00e4ra seisneb selles, et kuigi need k\u00e4sitlevad algusest l\u00f5puni t\u00fchja ruumi, on need vastuolus kuningas Leari tuntud s\u00f5nadega: \"mitte millestki ei saa midagi\". Kuidas saab t\u00fchja ruumi olla nii keeruline? Kust v\u00f5ivad seal p\u00e4rit olla osakesed? Asi on selles, et vastavalt kvantteooriale pole t\u00fchja ruum sugugi t\u00fchi. Seal ilmuvad ja kaovad pidevalt l\u00fchiajalised ergastused, mida nimetatakse virtuaalseteks osakesteks, mille energia v\u00f5ib olla nii positiivne kui ka negatiivne. Kaugemast tulevikust tulnud vaataja \u2014 nimetame teda Caroliks \u2014, kes on v\u00f5imeline n\u00e4gema praktiliselt kogu t\u00fchja ruumi, saab kinnitada, et seal ei ole pidevalt eksisteerivaid osakesi. Sellegipoolest on positiivse energia osakeste kohalolek ruumi-aeg, mida Alice n\u00e4ha saab, t\u00e4nu kvantseotusele seotud vastava ja vastandm\u00e4rgiga energia ergastustega ruumi-aeg osas, mida Alice ei n\u00e4e. Terve t\u00f5de t\u00fchja ruumi-aegruumi kohta on Carolile t\u00e4ielikult avatud ja see t\u00f5de on see, et seal ei ole osakesi. Siiski \u00fctleb Alice'i kogemus talle, et osakesed siiski eksisteerivad!<\/p>\n

Kuid siis selgub, et arvutatud Unru temperatuur tundub olevat lihtsalt fiktsioon \u2014 see on rohkem vaatleja omadus, kes kogeb tasapinnalises ruumis pidevat kiirendust, mitte tasapinna enda omadus. Kuid ka gravitatsioon on selline \"fiktiivne\" j\u00f5ud, kuna \"kiirus\", mida see p\u00f5hjustab, on lihtsalt liikumine geodeesil k\u00f5verdatud meetrikas. Nagu me juba selgitasime peat\u00fckis 2, seisneb Einsteini ekvivalentsiprintsiip selles, et kiirus ja gravitatsioon on p\u00f5him\u00f5tteliselt ekvivalentsed. Sellest vaatenurgast polegi midagi eriti \u0161okeerivat selles, et musta augu horisont omab temperatuuri, mis on v\u00f5rdne arvutatud Unru temperatuuriga kiireneva vaatleja jaoks. Kuid kas me v\u00f5ime k\u00fcsida, millist kiirusv\u00e4\u00e4rtust peaksime temperatuuride m\u00e4\u00e4ramiseks kasutama? Kui me eemaldume piisavalt kaugele mustast august, saame selle gravitatsioonilise t\u00f5mbej\u00f5u teha iganenud n\u00f5rgaks. Kas see t\u00e4hendab, et meie poolt m\u00f5\u00f5detava musta augu efektiivne temperatuur peaks olema seotud vastava v\u00e4ikese kiirusv\u00e4\u00e4rtusega? See k\u00fcsimus osutub \u00fcsna keeruliseks, sest nagu me arvame, ei saa objekti temperatuur meelevaldselt v\u00e4heneda. Eeldatakse, et tal on mingi fikseeritud, l\u00f5plik v\u00e4\u00e4rtus, mida isegi v\u00e4ga kauged vaatlejad suudavad m\u00f5\u00f5ta.
\n
Allikas: habr.com<\/a><\/p>","protected":false,"gt_translate_keys":[{"key":"rendered","format":"html"}]},"excerpt":{"rendered":"

\u0421 \u0414\u043d\u0435\u043c \u043a\u043e\u0441\u043c\u043e\u043d\u0430\u0432\u0442\u0438\u043a\u0438! \u041c\u044b \u0441\u0434\u0430\u043b\u0438 \u0432 \u0442\u0438\u043f\u043e\u0433\u0440\u0430\u0444\u0438\u044e \u00ab\u041c\u0430\u043b\u0435\u043d\u044c\u043a\u0443\u044e \u043a\u043d\u0438\u0433\u0443 \u043e \u0447\u0435\u0440\u043d\u044b\u0445 \u0434\u044b\u0440\u0430\u0445\u00bb. \u0418\u043c\u0435\u043d\u043d\u043e \u0432 \u044d\u0442\u0438 \u0434\u043d\u0438 \u0430\u0441\u0442\u0440\u043e\u0444\u0438\u0437\u0438\u043a\u0438 \u043f\u043e\u043a\u0430\u0437\u0430\u043b\u0438 \u0432\u0441\u0435\u043c\u0443 \u043c\u0438\u0440\u0443 \u043a\u0430\u043a \u0447\u0435\u0440\u043d\u044b\u0435 \u0434\u044b\u0440\u044b \u0432\u044b\u0433\u043b\u044f\u0434\u044f\u0442. \u0421\u043e\u0432\u043f\u0430\u0434\u0435\u043d\u0438\u0435? \u041d\u0435 \u0434\u0443\u043c\u0430\u0435\u043c \ud83d\ude09 \u0422\u0430\u043a \u0447\u0442\u043e \u0436\u0434\u0438\u0442\u0435, \u0441\u043a\u043e\u0440\u043e \u043f\u043e\u044f\u0432\u0438\u0442\u0441\u044f \u0443\u0434\u0438\u0432\u0438\u0442\u0435\u043b\u044c\u043d\u0430\u044f \u043a\u043d\u0438\u0433\u0430, \u043a\u043e\u0442\u043e\u0440\u0443\u044e \u043d\u0430\u043f\u0438\u0441\u0430\u043b\u0438 \u0421\u0442\u0438\u0432\u0435\u043d \u0413\u0430\u0431\u0441\u0435\u0440 \u0438 \u0424\u0440\u0430\u043d\u0441 \u041f\u0440\u0435\u0442\u043e\u0440\u0438\u0443\u0441, \u043f\u0435\u0440\u0435\u0432\u0435\u043b \u0437\u0430\u043c\u0435\u0447\u0430\u0442\u0435\u043b\u044c\u043d\u044b\u0439 \u043f\u0443\u043b\u043a\u043e\u0432\u0441\u043a\u0438\u0439 \u0430\u0441\u0442\u0440\u043e\u043d\u043e\u043c aka \u0410\u0441\u0442\u0440\u043e\u0434\u0435\u0434 \u041a\u0438\u0440\u0438\u043b\u043b \u041c\u0430\u0441\u043b\u0435\u043d\u043d\u0438\u043a\u043e\u0432, \u0441\u0434\u0435\u043b\u0430\u043b \u043d\u0430\u0443\u0447\u043d\u0443\u044e \u0440\u0435\u0434\u0430\u043a\u0442\u0443\u0440\u0443 \u043b\u0435\u0433\u0435\u043d\u0434\u0430\u0440\u043d\u044b\u0439 \u0412\u043b\u0430\u0434\u0438\u043c\u0438\u0440 […]<\/p>\n","protected":false,"gt_translate_keys":[{"key":"rendered","format":"html"}]},"author":1,"featured_media":23376,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[702],"tags":[],"class_list":["post-31419","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-news"],"aioseo_notices":[],"aioseo_head":"\n\t\t\n\t\n\t\n\t\n\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t\n\n","aioseo_head_json":{"title":"\ud83e\udd47Mustade aukude termod\u00fcnaamika | ProHoster","description":"","canonical_url":"https:\/\/prohoster.info\/et\/blog\/news\/termodinamika-chernyh-dyr","robots":"max-image-preview:large","keywords":"","webmasterTools":{"miscellaneous":""},"schema":null,"og:locale":"et_EE","og:site_name":"ProHoster | \u041a\u0443\u043f\u0438\u0442\u044c \u043d\u0430\u0434\u0435\u0436\u043d\u044b\u0439 \u0445\u043e\u0441\u0442\u0438\u043d\u0433 \u0434\u043b\u044f \u0441\u0430\u0439\u0442\u043e\u0432 \u0441 \u0437\u0430\u0449\u0438\u0442\u043e\u0439 \u043e\u0442 DDoS, VPS VDS \u0441\u0435\u0440\u0432\u0435\u0440\u044b","og:type":"article","og:title":"\ud83e\udd47\u0422\u0435\u0440\u043c\u043e\u0434\u0438\u043d\u0430\u043c\u0438\u043a\u0430 \u0447\u0435\u0440\u043d\u044b\u0445 \u0434\u044b\u0440 | ProHoster","og:url":"https:\/\/prohoster.info\/et\/blog\/news\/termodinamika-chernyh-dyr","og:image":"https:\/\/prohoster.info\/wp-content\/uploads\/2021\/11\/logo-350.jpg","og:image:secure_url":"https:\/\/prohoster.info\/wp-content\/uploads\/2021\/11\/logo-350.jpg","og:image:width":350,"og:image:height":350,"article:published_time":"2019-10-31T18:41:09+00:00","article:modified_time":"2019-10-31T18:41:09+00:00","article:publisher":"https:\/\/www.facebook.com\/prohoster","article:author":"https:\/\/www.facebook.com\/prohoster"},"aioseo_meta_data":{"post_id":"31419","title":null,"description":null,"keywords":null,"keyphrases":null,"primary_term":null,"canonical_url":null,"og_title":null,"og_description":null,"og_object_type":"default","og_image_type":"default","og_image_url":null,"og_image_width":null,"og_image_height":null,"og_image_custom_url":null,"og_image_custom_fields":null,"og_video":null,"og_custom_url":null,"og_article_section":null,"og_article_tags":null,"twitter_use_og":false,"twitter_card":"default","twitter_image_type":"default","twitter_image_url":null,"twitter_image_custom_url":null,"twitter_image_custom_fields":null,"twitter_title":null,"twitter_description":null,"schema":{"blockGraphs":[],"customGraphs":[],"default":{"data":{"Article":[],"Course":[],"Dataset":[],"FAQPage":[],"Movie":[],"Person":[],"Product":[],"ProductReview":[],"Car":[],"Recipe":[],"Service":[],"SoftwareApplication":[],"WebPage":[]},"graphName":"","isEnabled":true},"graphs":[]},"schema_type":null,"schema_type_options":null,"pillar_content":false,"robots_default":true,"robots_noindex":false,"robots_noarchive":false,"robots_nosnippet":false,"robots_nofollow":false,"robots_noimageindex":false,"robots_noodp":false,"robots_notranslate":false,"robots_max_snippet":null,"robots_max_videopreview":null,"robots_max_imagepreview":"large","priority":null,"frequency":null,"local_seo":null,"seo_analyzer_scan_date":"2026-01-21 06:06:20","breadcrumb_settings":null,"limit_modified_date":false,"reviewed_by":null,"ai":null,"created":"2021-03-01 03:17:25","updated":"2026-01-21 06:06:20","focus_keyword":null,"additional_keywords":null,"truseo_locale":null},"gt_translate_keys":[{"key":"link","format":"url"}],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/prohoster.info\/et\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/31419","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/prohoster.info\/et\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/prohoster.info\/et\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/prohoster.info\/et\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/prohoster.info\/et\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=31419"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/prohoster.info\/et\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/31419\/revisions"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/prohoster.info\/et\/wp-json\/wp\/v2\/media\/23376"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/prohoster.info\/et\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=31419"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/prohoster.info\/et\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=31419"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/prohoster.info\/et\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=31419"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}