Kosmonautikaren Egun zoriontsua! Inprimategira bidali genuen . Egun horietan astrofisikariek mundu osoari erakutsi zioten zulo beltzak nolakoak diren. Kasualitatea? Ez dugu uste π Beraz, itxaron, laster agertuko da liburu harrigarri bat, Steven Gabserrek eta France Pretoriusek idatzia, Astrodedus Kirill Maslennikov aka Pulkovo astronomo zoragarriak itzulia, Vladimir Surdin mitikoak zientifikoki zuzendua eta argitalpenarekin lagundua. Ibilbidea Fundazioa.
Ebaki azpian "Zulo beltzen termodinamika" zatia.
Orain arte, zulo beltzak supernoben leherketetan sortzen ziren edo galaxien zentroetan dauden objektu astrofisikotzat hartu izan ditugu. Zeharka behatzen ditugu gertuko izarren azelerazioa neurtuz. LIGOk 14eko irailaren 2015an egindako grabitazio-uhinen detekzio ospetsua zulo beltzen talken behaketa zuzenagoen adibidea izan zen. Zulo beltzen izaera hobeto ezagutzeko erabiltzen ditugun tresna matematikoak hauek dira: geometria diferentziala, Einsteinen ekuazioak eta Einsteinen ekuazioak ebazteko eta zulo beltzek sortzen duten espazio-denboraren geometria deskribatzeko erabiltzen diren metodo analitiko eta numeriko indartsuak. Eta zulo beltz batek sortutako espazio-denboraren deskribapen kuantitatibo osoa eman bezain laster, ikuspuntu astrofisikotik, zulo beltzen gaia itxitzat jo daiteke. Ikuspegi teoriko zabalago batetik, oraindik ere leku asko dago esploratzeko. Kapitulu honen helburua zulo beltzen fisika modernoaren aurrerapen teoriko batzuk nabarmentzea da, zeinetan termodinamikako eta teoria kuantikoko ideiak erlatibitate orokorrarekin konbinatzen diren ustekabeko kontzeptu berriak sortzeko. Oinarrizko ideia da zulo beltzak ez direla objektu geometrikoak soilik. Tenperatura dute, entropia izugarria dute eta korapilatze kuantikoaren adierazpenak izan ditzakete. Zulo beltzen fisikaren alderdi termodinamiko eta kuantikoei buruzko gure eztabaidak zatikatuagoak eta azalekoagoak izango dira aurreko kapituluetan aurkeztutako zulo beltzen espazio-denboraren ezaugarri geometriko hutsen azterketa baino. Baina alderdi horiek, eta batez ere kuantikoak, zulo beltzen inguruan egiten ari diren ikerketa teorikoaren funtsezko eta ezinbesteko zati bat dira, eta oso gogor saiatuko gara lan horien izpiritua transmititzen, xehetasun konplexuak ez badira behintzat.
Erlatibitate orokor klasikoan -Einstein-en ekuazioen soluzioen geometria diferentzialaz hitz egiten badugu- zulo beltzak benetan beltzak dira horietatik ezer ihes egin ezin duen zentzuan. Stephen Hawking-ek erakutsi zuen egoera hori guztiz aldatzen dela efektu kuantikoak kontuan hartzen ditugunean: zulo beltzek erradiazioa igortzen dute tenperatura jakin batean, Hawking tenperatura deritzona. Tamaina astrofisikoko zulo beltzentzat (hau da, izar-masatik zulo beltz supermasiboetara), Hawking-en tenperatura arbuiagarria da mikrouhin-hondo kosmikoaren tenperaturarekin alderatuta - Unibertso osoa betetzen duen erradiazioa, eta, bide batez, berez daiteke. Hawking erradiazioaren aldaeratzat hartu behar da. Zulo beltzen tenperatura zehazteko Hawking-en kalkuluak zulo beltzen termodinamika izeneko arloko ikerketa-programa zabalago baten parte dira. Programa honen beste zati handi bat zulo beltzen entropiaren azterketa da, zulo beltz baten barruan galtzen den informazio kopurua neurtzen duena. Objektu arruntek (adibidez, ur katilu batek, magnesio hutsezko bloke batek edo izar batek) entropia ere badute, eta zulo beltzen termodinamikaren adierazpen nagusietako bat da tamaina jakin bateko zulo beltz batek beste edozein forma baino entropia gehiago duela. Tamaina bereko eremu baten barruan eduki daitekeen materia, baina zulo beltzik sortu gabe.
Baina Hawking erradiazioaren eta zulo beltzen entropiaren inguruko gaietan sakondu baino lehen, egin dezagun desbideratze bizkor mekanika kuantikoaren, termodinamikaren eta korapiloaren alorretan. Mekanika kuantikoa 1920ko hamarkadan garatu zen batez ere, eta bere helburu nagusia materiaren oso partikula txikiak deskribatzea zen, atomoak adibidez. Mekanika kuantikoaren garapenak partikula indibidual baten posizio zehatza bezalako fisikaren oinarrizko kontzeptuak higatzea ekarri zuen: ondorioztatu zen, adibidez, elektroi baten posizioa nukleo atomikoaren inguruan mugitzen den bitartean ezin dela zehaztasunez zehaztu. Horren ordez, elektroiei orbita deiturikoak esleitu zitzaizkien, eta horietan haien benetako posizioak zentzu probabilistikoan soilik zehaztu daitezke. Gure helburuetarako, ordea, garrantzitsua da gauzen alde probabilistiko honetara azkarregi ez mugitzea. Har dezagun adibiderik errazena: hidrogeno atomoa. Egoera kuantiko jakin batean egon daiteke. Hidrogeno atomo baten egoerarik sinpleena, oinarrizko egoera deritzona, energia gutxien duen egoera da, eta energia hori zehatz-mehatz ezagutzen da. Orokorrean, mekanika kuantikoak edozein sistema kuantikoren egoera zehaztasun absolutuz ezagutzeko aukera ematen digu (printzipioz).
Probabilitateak jokoan sartzen dira sistema mekaniko kuantiko bati buruzko galdera mota batzuk egiten ditugunean. Adibidez, hidrogeno atomo bat oinarrizko egoeran dagoela ziur baldin badago, galdetu dezakegu: "Non dago elektroia?" eta kuantikoaren legeen arabera
mekanika, galdera honen probabilitatearen estimazio bat baino ez dugu lortuko, gutxi gorabehera: "seguruenik elektroia hidrogeno atomo baten nukleotik angstrom erdira arteko distantziara dago" (angstrom bat berdina da. 
metroak). Baina aukera dugu, prozesu fisiko jakin baten bidez, elektroiaren posizioa angstrom batera baino askoz zehatzago aurkitzeko. Fisikan nahiko ohikoa den prozesu hau uhin-luzera laburreko fotoi bat elektroi batera jaurtitzean datza (edo, fisikariek dioten bezala, fotoi bat elektroi baten bidez sakabanatzean) - eta ondoren, sakabanaketa-unean elektroiaren kokapena berreraiki dezakegu. zehaztasuna gutxi gorabehera uhin-luzera fotoiaren berdina. Baina prozesu honek elektroiaren egoera aldatuko du, eta, horren ondoren, ez da hidrogeno atomoaren oinarrizko egoeran egongo eta ez du zehatz-mehatz definitutako energiarik izango. Baina denbora batez bere posizioa ia zehatz-mehatz zehaztuko da (horretarako erabiltzen den fotoiaren uhin-luzeraren zehaztasunarekin). Elektroiaren posizioaren aurretiazko estimazioa zentzu probabilistikoan bakarrik egin daiteke angstrom baten inguruko zehaztasunarekin, baina neurtu ondoren zehatz-mehatz dakigu zer zen. Laburbilduz, sistema mekaniko kuantiko bat nolabait neurtzen badugu, orduan, zentzu konbentzionalean behintzat, neurtzen ari garen kantitatearen balio jakin bat duen egoera batera "behartzen" dugu.
Mekanika kuantikoa sistema txikiei ez ezik, sistema guztiei (uste dugu) aplikatzen zaie, baina sistema handietarako mekanika kuantikoa arauak oso konplexuak bihurtzen dira azkar. Funtsezko kontzeptu bat entanglement kuantikoa da, horren adibide sinple bat spin kontzeptua da. Elektroi indibidualek spina dute, beraz, praktikan elektroi bakar batek aukeratutako ardatz espazial bati begira gora edo behera zuzendutako spin bat izan dezake. Elektroi baten spina kantitate behagarria da, elektroiak eremu magnetiko ahula sortzen duelako, barra magnetiko baten eremuaren antzekoa. Gero biratzeak elektroiaren ipar poloa beherantz zuzentzen duela esan nahi du, eta biratzeak beherantz, ipar poloa gora begira dagoela. Bi elektroi egoera kuantiko konjokatuan jar daitezke, eta horietako batek gorako spina du eta besteak beheranzko spina du, baina ezin da jakin zein elektroi duen zein spin duen. Funtsean, helio atomo baten oinarrizko egoeran, bi elektroi zehatz-mehatz egoera horretan daude, spin singlete izenekoa, bi elektroien spin osoa zero baita. Bi elektroi hauek beren spinak aldatu gabe bereizten baditugu, oraindik esan genezake elkarrekin spin singletak direla, baina oraindik ezin dugu esan bietako baten spina zein izango litzatekeen banan-banan. Orain, haien bira bat neurtzen badugu eta gorantz zuzenduta dagoela ezartzen badugu, bigarrena beherantz zuzenduta dagoela guztiz ziur egongo gara. Egoera honetan, spinak korapilatuta daudela esaten dugu, ez batak ez besteak ez du berez balio zehatzik, elkarrekin egoera kuantiko zehatz batean dauden bitartean.
Einstein oso kezkatuta zegoen korapilazioaren fenomenoak: erlatibitatearen teoriaren oinarrizko printzipioak mehatxatzen zituela zirudien. Azter dezagun spin singlete egoeran dauden bi elektroiren kasua, espazioan urrun daudenean. Ziur, Alicek har dezala horietako bat eta Bobek bestea. Demagun Alicek bere elektroiaren spina neurtu zuela eta gorantz zuzenduta zegoela aurkitu zuela, baina Bobek ez zuen ezer neurtu. Alicek bere neurketa egin zuen arte, ezinezkoa zen bere elektroiaren bira zein zen jakitea. Baina bere neurketa amaitu bezain laster, erabat bazekien Bob-en elektroiaren bira beherantz zuzentzen zela (bere elektroiaren biraren aurkako norabidean). Horrek esan nahi al du bere neurketak berehala Bob-en elektroia spin-down egoeran jarri zuela? Nola gerta liteke hau elektroiak espazialki bananduta? Einsteinek eta bere kolaboratzaileek Nathan Rosen eta Boris Podolsky-k uste zuten sistema korapilatsuak neurtzearen istorioa hain larria zela, non mekanika kuantikoaren existentzia bera mehatxatzen zuela. Formulatu zuten Einstein-Podolsky-Rosen Paradoxak (EPR) deskribatu berri dugunaren antzeko pentsamendu-esperimentua erabiltzen du mekanika kuantikoa ezin dela errealitatearen deskribapen osoa izan ondorioztatzeko. Orain, ondorengo ikerketa teorikoetan eta neurketa askotan oinarrituta, adostasun orokorra ezarri da EPR paradoxak errore bat duela eta teoria kuantikoa zuzena dela. Korapilatze mekaniko kuantikoa benetakoa da: korapilatu diren sistemen neurketak korrelazionatuko dira sistemak espazio-denboran urrun egon arren.
Itzuli gaitezen bi elektroi spin singlet egoeran jarri eta Alice eta Bobi eman genizkien egoerara. Zer esan dezakegu elektroiei buruz neurketak egin aurretik? Biak batera egoera kuantiko jakin batean daudela (spin-singlet). Aliceren elektroiaren bira gora edo behera zuzentzea litekeena da. Zehatzago esanda, bere elektroiaren egoera kuantikoa probabilitate berdinarekin bata (biratu gora) edo bestea (biratu behera) izan daiteke. Orain guretzat probabilitatearen kontzeptuak lehen baino esanahi sakonagoa hartzen du. Aurretik, egoera kuantiko jakin bat aztertu genuen (hidrogeno atomoaren oinarrizko egoera) eta galdera "eroso" batzuk daudela ikusi genuen, hala nola "Non dago elektroia?", erantzunak zentzu probabilistikoan soilik dauden galderak. Galdera "onak" egingo bagenitu, adibidez, "Zein da elektroi honen energia?", erantzun zehatzak lortuko genituzke. Orain, ez dago Aliceren elektroiari buruz egin dezakegun galdera "onik" Bob-en elektroiaren araberako erantzunik ez dutenak. (Ez gara "Aliceren elektroiak bira bat ere badu?" bezalako galdera ergelez ari, erantzun bakarra duten galderei. Beraz, korapilatu-sistemaren erdi baten parametroak zehazteko, erabili beharko dugu. hizkuntza probabilista. Ziurtasuna Alicek eta Bobek euren elektroiei buruz egin ditzaketen galderen arteko lotura kontuan hartzen dugunean bakarrik sortzen da.
Ezagutzen dugun sistema mekaniko kuantiko sinpleenetako batekin hasi ginen nahita: elektroi indibidualen spin-sistema. Itxaropena dago ordenagailu kuantikoak halako sistema sinpleetan oinarrituta eraikiko direla. Elektroi indibidualen edo beste sistema kuantiko baliokide batzuen spin-sistemari orain qubit deitzen zaio (Β«bit kuantikoaΒ» laburdura), ordenagailu kuantikoetan duten papera azpimarratzen du, bit arruntek ordenagailu digitaletan betetzen dutenaren antzera.
Imajina dezagun orain elektroi bakoitza sistema kuantiko askoz konplexuago batekin ordezkatu genuela egoera kuantiko askorekin, ez bi bakarrik. Adibidez, Alice eta Bob magnesio hutsezko barrak eman zizkieten. Alice eta Bob bere bidetik joan baino lehen, barrak elkarreragin dezakete, eta ados gaude horrela egoera kuantiko komun jakin bat eskuratzen dutela. Alice eta Bob banandu bezain laster, haien magnesio-barrak elkarreraginean uzten dute. Elektroien kasuan bezala, barra bakoitza egoera kuantiko zehaztugabean dago, nahiz eta elkarrekin, guk uste dugunez, ondo zehaztutako egoera bat osatzen duten. (Eztabaida honetan, suposatzen dugu Alice eta Bob beren magnesio-barrak mugitzeko gai direla beren barne-egoera inola ere nahastu gabe, lehenago Alicek eta Bob-ek haien korapilatutako elektroiak banandu ditzaketela beren spinak aldatu gabe). Baina badago. aldea Pentsamendu-esperimentu honen eta elektroien esperimentuaren arteko aldea barra bakoitzaren egoera kuantikoan ziurgabetasuna izugarria dela da. Barrak Unibertsoko atomo kopurua baino egoera kuantiko gehiago lor ditzake. Hor sartzen da termodinamika. Oso gaizki definitutako sistemek, hala ere, ondo definitutako ezaugarri makroskopiko batzuk izan ditzakete. Horrelako ezaugarri bat, adibidez, tenperatura da. Tenperatura sistema bateko edozein zatik batez besteko energia jakin bat izateko zenbaterainoko probabilitatea duten neurtzen du, tenperatura altuagoak energia handiagoa izateko probabilitate handiagoarekin. Beste parametro termodinamiko bat entropia da, funtsean sistema batek har ditzakeen egoera-kopuruaren logaritmoaren berdina. Magnesio barra baterako esanguratsua izango litzatekeen beste ezaugarri termodinamiko bat bere magnetizazio garbia da, funtsean, barran zenbat spin-up elektroi dauden erakusten duen parametro bat spin-down elektroi baino.
Termodinamika gure istorioan sartu genuen, beste sistema batzuekin korapilatzeagatik zehaztasunez ezagutzen ez diren sistemak deskribatzeko modu gisa. Termodinamika tresna indartsua da horrelako sistemak aztertzeko, baina bere sortzaileek ez zuten batere aurreikusi haren aplikazioa. Sadi Carnot, James Joule, Rudolf Clausius XIX. mendeko industria iraultzako pertsonaiak izan ziren, eta galdera guztietan praktikoena interesatzen zitzaien: nola funtzionatzen dute motorrek? Presioa, bolumena, tenperatura eta beroa motorren haragia eta odola dira. Carnot-ek ezarri zuen bero moduan dagoen energia ezin dela inoiz guztiz bihurtu kargak altxatzea bezalako lan baliagarrietan. Energia pixka bat beti alferrik galduko da. Clausius-ek ekarpen handia egin zuen entropiaren ideiaren sorreran, beroa eragiten duen edozein prozesutan energia-galerak zehazteko tresna unibertsal gisa. Bere lorpen nagusia entropia inoiz ez dela jaisten konturatzea izan zen, ia prozesu guztietan handitzen dela. Entropia handitzen den prozesuei itzulezinak deritze, hain zuzen ere, ezin direlako itzuli entropia gutxitu gabe. Mekanika estatistikoaren garapenerako hurrengo urratsa Clausius, Maxwell eta Ludwig Boltzmann-ek eman zuten (beste askoren artean) -entropia desordenaren neurria dela erakutsi zuten-. Normalean, zenbat eta gehiago jardun zerbaitetan, orduan eta desordena gehiago sortzen duzu. Eta ordena berrezartzea helburu duen prozesu bat diseinatzen baduzu ere, ezinbestean suntsituko dena baino entropia gehiago sortuko du, adibidez, beroa askatuz. Altzairuzko habeak ordena ezin hobean jartzen dituen garabi batek ordena sortzen du habeen antolamenduari dagokionez, baina bere funtzionamenduan zehar hainbeste bero sortzen du, non entropia orokorra oraindik handitzen baita.
Baina, hala ere, XIX. mendeko fisikarien termodinamikaren ikuspegiaren eta korapilo kuantikoarekin lotutako ikuspegiaren arteko aldea ez da dirudien bezain handia. Sistema batek kanpoko agente batekin elkarreragiten duen bakoitzean, bere egoera kuantikoa agentearen egoera kuantikoarekin korapilatzen da. Normalean, korapilatze horrek sistemaren egoera kuantikoaren ziurgabetasuna areagotzea dakar, hau da, sistema egon daitekeen egoera kuantikoen kopurua handitzea. Beste sistema batzuekiko elkarrekintzaren ondorioz, entropia, sistemak eskura dituen egoera kuantikoen kopuruaren arabera definitua, handitu ohi da.
Orokorrean, mekanika kuantikoak sistema fisikoak karakterizatzeko modu berri bat eskaintzen du, zeinetan parametro batzuk (espazioko posizioa, esaterako) zalantzan jartzen diren, baina beste batzuk (energia, esaterako) askotan ziurtasunez ezagutzen diren. Korapilatze kuantikoaren kasuan, sistemaren bi zatik funtsean bereizitako egoera kuantiko komun ezaguna dute, eta zati bakoitzak egoera ziurgabea du. Entanglementaren adibide estandar bat bira pare bat da singlete-egoeran, zeinetan ezinezkoa den esan zein spin dagoen gora eta zein behera. Sistema handi batean egoera kuantikoaren ziurgabetasunak hurbilketa termodinamiko bat eskatzen du, non tenperatura eta entropia bezalako parametro makroskopikoak zehaztasun handiz ezagutzen diren, nahiz eta sistemak egoera kuantiko mikroskopiko asko dituen.
Mekanika kuantikoaren, korapilazioaren eta termodinamikaren alorretan egin dugun txango laburra amaituta, saia gaitezen orain ulertzen nola ekartzen duen horrek guztiak zulo beltzek tenperatura bat dutela ulertzera. Horretarako lehen urratsa Bill Unruh-ek eman zuen - espazio lauan dagoen behatzaile azeleratzaile batek 2Ο-z zatitutako bere azelerazioaren berdina izango duela erakutsi zuen. Unruh-en kalkuluen gakoa da norabide jakin batean azelerazio konstantearekin higitzen den behatzaile batek espazio-denbora lauaren erdia soilik ikus dezakeela. Bigarren zatia, funtsean, zulo beltz baten antzeko horizonte baten atzean dago. Hasieran ezinezkoa dirudi: nola joka dezake espazio-denbora lauak zulo beltz baten horizontea bezala? Hau nola gertatzen den ulertzeko, dei diezaiegun Alice, Bob eta Bill gure behatzaile fidelei laguntza eske. Guk eskatuta, lerroan jartzen dira, Alice Bob eta Bill-en artean, eta bikote bakoitzeko begiraleen arteko distantzia 6 kilometrokoa da zehazki. Zero momentuan Alicek txupinazora salto egin eta Bill aldera (eta, beraz, Bobengandik urrun) hegan egingo duela adostu genuen, etengabeko azelerazioarekin. Bere suziria oso ona da, objektuak Lurraren gainazaletik gertu mugitzen diren grabitazio-azelerazioa baino 1,5 bilioi aldiz handiagoa den azelerazioa garatzeko gai da. Noski, Aliziarentzat ez da erraza halako azelerazio bati eustea, baina, orain ikusiko dugunez, zenbaki hauek helburu batekin aukeratzen dira; azken finean, aukera potentzialak eztabaidatzen ari gara, hori da dena. Hain zuzen, Alicek bere txupinazora jauzi egiten duen unean, Bob eta Bill-ek agurtu zion. (Eskubidea dugu "zehazki unean..." esamoldea erabiltzeko, izan ere, Alicek oraindik hegaldia hasi ez duen arren, Bob eta Bill-en erreferentzia-esparru berean baitago, denek beren erlojuak sinkroniza ditzakete. .) Alicek astinduz, noski, Bill ikusten dio: hala ere, txupinazoan egonik, hori gertatuko balitz baino lehenago ikusiko du bera zegoen lekuan geratu izan balitz, berarekin duen txupinazoa beragana hegan egiten ari baita. Aitzitik, Bobengandik urruntzen da, eta, beraz, zentzuz pentsa dezakegu hari hari keinuka egiten ikusiko lukeela leku berean geratu izan balitz ikusiko lukeena baino pixka bat beranduago. Baina egia are harrigarriagoa da: ez du Bob batere ikusiko! Beste era batera esanda, Boben esku keinutik Aliziara hegan egiten duten fotoiek ez dute inoiz bereganatuko, nahiz eta inoiz argiaren abiadura lortuko ez duen. Bob astintzen hasi izan balitz, Alicerengandik apur bat hurbilago egonda, orduan alde egiteko momentuan berarengandik urruntzen ziren fotoiek bereganatu egingo zuten, eta pixka bat urrunago egon balitz, ez zuten gaindituko. Zentzu honetan esaten dugu Alicek espazio-denboraren erdia baino ez duela ikusten. Alice mugitzen hasten den unean, Bob Alicek behatzen duen horizontea baino zertxobait urrunago dago.
Entanglement kuantikoari buruzko eztabaidan, sistema mekaniko kuantiko batek bere osotasunean egoera kuantiko jakin bat badu ere, haren zati batzuek agian ez dutela ideiara ohitu gara. Izan ere, sistema kuantiko konplexu bati buruz hitz egiten dugunean, beronen zatiren bat termodinamikaren arabera zehatz-mehatz ezaugarritu daiteke: ondo zehaztutako tenperatura bat eslei dakioke, sistema osoaren egoera kuantikoa oso zalantzazkoa izan arren. Alice, Bob eta Bill inplikatzen ditugun azken istorioa egoera honen antzekoa da, baina hemen hitz egiten ari garen sistema kuantikoa espazio-denbora hutsa da, eta Alicek erdia besterik ez du ikusten. Egin dezagun erreserba bat espazio-denbora bere osotasunean oinarrizko egoeran dagoela, eta horrek esan nahi du bertan ez dagoela partikularik (noski, Alice, Bob, Bill eta suziria kontuan hartu gabe). Baina Alicek ikusten duen espazio-denbora zatia ez da oinarrizko egoeran egongo, baizik eta ikusten ez duen zatiarekin korapilatzen den egoera batean. Alicek hautematen duen espazio-denbora egoera kuantiko konplexu eta zehaztugabe batean dago, tenperatura finituan ezaugarritzen duena. Unruh-ren kalkuluek tenperatura hori 60 nanokelvin ingurukoa dela adierazten dute. Laburbilduz, Alicek bizkortzen duen heinean, badirudi erradiazio-bainu epel batean murgilduta dagoela (unitate egokietan) azelerazioarekin zatitutako tenperaturaren berdina duena.
Arroza. 7.1. Alice atsedenalditik azelerazioarekin mugitzen da, Bob eta Bill geldirik geratzen diren bitartean. Aliceren azelerazioa Bobek t = 0-n bidaltzen dizkion fotoiak inoiz ikusiko ez dituena da. Hala ere, Billek bidali dizkion fotoiak t = 0-n jasotzen ditu. Ondorioz, Alice espazio-denboraren erdia bakarrik behatzeko gai da.
Unruh-en kalkuluen gauza bitxia da hasieratik amaierara espazio hutsari erreferentzia egiten dioten arren, Lear erregearen hitz ospetsuekin kontraesanean daudela: "Ezeretik ez dator ezer". Nola izan daiteke espazio hutsa hain konplexua? Nondik etor daitezke partikulak? Kontua da teoria kuantikoaren arabera, espazio hutsa ez dela batere hutsik. Bertan, han-hemenka, iraupen laburreko kitzikapenak etengabe agertzen eta desagertzen dira, partikula birtualak izenekoak, eta horien energia positiboa zein negatiboa izan daiteke. Etorkizun urruneko behatzaile batek βdei diezaiogun Carolβ, ia espazio huts guztia ikusten duenak berretsi dezake bertan iraupen luzeko partikularik ez dagoela. Gainera, Alicek behatu dezakeen espazio-denboraren zati horretan energia positiboa duten partikulen presentzia, korapilatze kuantikoa dela eta, Alicerentzat behatu ezin den espazio-denboraren zatian energia-zeinu berdineko eta kontrako kitzikapenekin lotzen da. Espazio-denbora hutsari buruzko egia osoa bere osotasunean agerian uzten dio Carol-i, eta egia hori da han ez dagoela partikularik. Hala ere, Aliceren esperientziak partikulak hor daudela esaten dio!
Baina gero, Unruhek kalkulatutako tenperatura fikzio bat besterik ez dela dirudi; ez da hainbeste espazio lauaren propietate bat, espazio lauan azelerazio etengabea jasaten duen behatzaile baten propietatea baizik. Dena den, grabitatea bera "fikziozko" indar bera da, horrek eragiten duen "azelerazioa" geodesiko baten mugimendua besterik ez dela metrika kurbatu batean. 2. kapituluan azaldu dugunez, Einsteinen baliokidetasun printzipioak dio azelerazioa eta grabitatea funtsean baliokideak direla. Ikuspegi honetatik, ez dago ezer bereziki harrigarririk zulo beltzaren horizonteak Unruh-ek azelerazioaren behatzailearen tenperaturaren kalkuluaren berdina duen tenperatura izateak. Baina, galde genezake, zer azelerazio-balio erabili behar dugu tenperatura zehazteko? Zulo beltz batetik nahikoa urrunduz, bere erakarpen grabitatorioa nahi bezain ahula egin dezakegu. Horrek esan nahi du neurtzen dugun zulo beltz baten tenperatura eraginkorra zehazteko, dagokion azelerazio-balio txikia erabili behar dugula? Galdera hau nahiko maltzurra suertatzen da, izan ere, gure ustez, objektu baten tenperatura ezin da modu arbitrarioan jaitsi. Oso urruneko behatzaile batek ere neurtu dezakeen balio finitu finko bat duela suposatzen da.
Iturria: www.habr.com