Happy Cosmonautics Day! Wy hawwe it nei de drukkerij stjoerd . It wie yn dizze dagen dat astrofysici de hiele wrâld sjen lieten hoe't swarte gatten der útsjen. Tafal? Wy tinke it net 😉 Wachtsje dus, der sil meikoarten in bjusterbaarlik boek ferskine, skreaun troch Steven Gabser en France Pretorius, oerset troch de prachtige Pulkovo-astronom aka Astrodedus Kirill Maslennikov, wittenskiplik bewurke troch de legindaryske Vladimir Surdin en stipe troch syn publikaasje troch de Stichting Trajekt.
Úttreksel "Thermodynamika fan swarte gatten" ûnder de besuniging.
Oant no hawwe wy swarte gatten beskôge as astrofysyske objekten dy't waarden foarme tidens supernova-eksplosjes of lizze yn 'e sintra fan galaxies. Wy observearje se yndirekt troch it mjitten fan de fersnellings fan stjerren tichtby harren. LIGO's ferneamde deteksje fan gravitaasjewellen op 14 septimber 2015 wie in foarbyld fan mear direkte waarnimmings fan swarte gatbotsingen. De wiskundige ark dy't wy brûke om in better begryp te krijen fan it aard fan swarte gatten binne: differinsjaalmjitkunde, Einstein syn fergelikingen, en krêftige analytyske en numerike metoaden dy't brûkt wurde om Einstein syn fergelikingen op te lossen en de mjitkunde fan romtetiid te beskriuwen dêr't swarte gatten oanlieding ta jouwe. En sa gau as wy in folsleine kwantitative beskriuwing kinne jaan fan 'e romte-tiid generearre troch in swart gat, út in astrofysysk eachpunt, kin it ûnderwerp fan swarte gatten as sletten wurde beskôge. Ut in breder teoretysk perspektyf is der noch in soad romte foar ferkenning. It doel fan dit haadstik is om guon fan 'e teoretyske foarútgong yn 'e moderne swarte gatfysika te markearjen, wêryn ideeën út termodynamika en kwantumteory wurde kombinearre mei algemiene relativiteit om oanlieding te jaan ta ûnferwachte nije begripen. It basisidee is dat swarte gatten net allinich geometryske objekten binne. Se hawwe temperatuer, se hawwe enoarme entropy, en se kinne útstalling manifestaasjes fan kwantum ferstriken. Us diskusjes fan 'e termodynamyske en kwantumaspekten fan' e fysika fan swarte gatten sille mear fragmintarysk en oerflakkich wêze as de analyze fan 'e suver geometryske skaaimerken fan romte-tiid yn swarte gatten presintearre yn eardere haadstikken. Mar dizze, en benammen de kwantum, aspekten binne in wêzentlik en fitaal ûnderdiel fan it oanhâldende teoretyske ûndersyk nei swarte gatten, en wy sille besykje hiel hurd te oerbringe, as net de komplekse details, dan op syn minst de geast fan dizze wurken.
Yn 'e klassike algemiene relativiteitswittenskip - as wy it hawwe oer de differinsjaalmjitkunde fan oplossingen foar de fergelikingen fan Einstein - binne swarte gatten wier swart yn' e sin dat der neat oan ûntkomme kin. Stephen Hawking liet sjen dat dizze situaasje folslein feroaret as wy rekken hâlde mei kwantumeffekten: swarte gatten blike strieling út te stjoeren by in bepaalde temperatuer, bekend as de Hawking-temperatuer. Foar swarte gatten fan astrofysyske grutte (dat is, fan stellêre massa oant supermassive swarte gatten), is de Hawking-temperatuer ferwaarlooslik yn fergeliking mei de temperatuer fan 'e kosmyske mikrogolfeftergrûn - de strieling dy't it hiele universum follet, dy't trouwens kin sels wurde beskôge as in fariant fan Hawking strieling. De berekkeningen fan Hawking om de temperatuer fan swarte gatten te bepalen binne ûnderdiel fan in grutter ûndersyksprogramma op in fjild dat swarte gattermodynamika neamd wurdt. In oar grut diel fan dit programma is de stúdzje fan swarte gat-entropy, dy't de hoemannichte ynformaasje mjit dy't ferlern is yn in swart gat. Gewoane objekten (lykas in beker wetter, in blok fan suver magnesium, of in stjer) hawwe ek entropy, en ien fan 'e sintrale útspraken fan swart gat termodynamika is dat in swart gat fan in opjûne grutte hat mear entropy as hokker oare foarm fan matearje dy't kin wurde befette binnen in gebiet fan deselde grutte, mar sûnder de foarming fan in swart gat.
Mar foardat wy djip dûke yn 'e problemen om' e Hawking-strieling en swarte gat-entropy, litte wy in flugge omwei nimme yn 'e fjilden fan kwantummeganika, termodynamika en ferstriken. De kwantummeganika waard benammen yn 'e jierren 1920 ûntwikkele, en har haaddoel wie om tige lytse dieltsjes fan matearje te beskriuwen, lykas atomen. De ûntwikkeling fan de kwantummeganika late ta de eroazje fan sokke basisbegripen fan 'e natuerkunde as de krekte posysje fan in yndividueel dieltsje: it die bygelyks bliken dat de posysje fan in elektron as it om in atoomkearn hinne beweecht net krekt te bepalen is. Ynstee dêrfan krigen de elektroanen saneamde banen tawiisd, wêryn't harren werklike posysjes allinnich yn probabilistyske sin fêststeld wurde kinne. Foar ús doelen is it lykwols wichtich om net te fluch nei dizze wierskynlike kant fan saken te gean. Litte wy it ienfâldichste foarbyld nimme: it wetterstofatom. It kin wêze yn in bepaalde kwantum steat. De ienfâldichste steat fan in wetterstof atoom, neamd de grûn steat, is de steat mei de leechste enerzjy, en dizze enerzjy is krekt bekend. Mear algemien lit de kwantummeganika ús (yn prinsipe) de steat fan elk kwantumsysteem mei absolute presyzje witte.
Kânsen komme yn spiel as wy bepaalde soarten fragen stelle oer in kwantummeganysk systeem. Bygelyks, as it wis is dat in wetterstofatoom yn 'e grûnstân is, kinne wy freegje: "Wêr is it elektroan?" en neffens de wetten fan kwantum
meganika, sille wy allinich in skatting krije fan 'e kâns foar dizze fraach, sawat sa'n ding as: "wierskynlik leit it elektroan op in ôfstân fan maksimaal in heale Angstrom fan 'e kearn fan in wetterstofatoom" (ien Angstrom is gelyk oan 
meter). Mar wy hawwe de kâns, troch in bepaald fysyk proses, om de posysje fan it elektroan folle krekter te finen as nei ien Angstrom. Dit frij gewoane proses yn de natuerkunde bestiet út it sjitten fan in foton mei in tige koarte golflingte yn in elektroan (of, sa't natuerkundigen sizze, it fersprieden fan in foton troch in elektroan) - wêrnei't wy de lokaasje fan it elektroan op it momint fan fersprieding rekonstruearje kinne mei in krektens likernôch gelyk oan de golflingte foton. Mar dit proses sil feroarje de steat fan it elektron, sadat it nei dit sil net mear yn 'e grûn steat fan it wetterstof atoom en sil net hawwe in krekt definiearre enerzjy. Mar foar in skoft sil syn posysje hast krekt bepaald wurde (mei de krektens fan 'e golflingte fan' e foton brûkt foar dit). In foarriedige skatting fan de posysje fan it elektroan kin allinnich makke wurde yn in probabilistyske sin mei in krektens fan sa'n ien Angstrom, mar as wy it mjitten hawwe, witte wy krekt wat it wie. Koartsein, as wy in kwantummeganysk systeem op ien of oare manier mjitte, dan, teminsten yn 'e konvinsjonele sin, "twinge" wy it yn in steat mei in bepaalde wearde fan 'e kwantiteit dy't wy mjitte.
Kwantummeganika jildt net allinich foar lytse systemen, mar (wy leauwe) foar alle systemen, mar foar grutte systemen wurde de kwantummeganyske regels gau heul kompleks. In kaaibegrip is kwantumferstriid, in ienfâldich foarbyld dêrfan is it begryp spin . Yndividuele elektroanen hawwe spin, dus yn 'e praktyk kin in inkele elektroan in spin hawwe rjochte omheech of omleech mei respekt foar in keazen romtlike as. De spin fan in elektroan is in waarneembare kwantiteit om't it elektroan in swak magnetysk fjild genereart, fergelykber mei it fjild fan in magnetyske balke. Dan betsjut spin omheech dat de noardpoal fan it elektroan nei ûnderen wiist, en spin omleech betsjut dat de noardpoal nei boppen wiist. Twa elektroanen kinne pleatst wurde yn in konjugearre kwantum steat, wêryn ien fan harren hat in spin omheech en de oare hat in nei ûnderen spin, mar it is ûnmooglik om te sizzen hokker elektroan hat hokker spin. Yn wêzen, yn 'e grûn tastân fan in helium atoom, twa elektroanen binne yn krekt dizze steat, neamd in spin singlet, sûnt de totale spin fan beide elektroanen is nul. As wy dizze twa elektroanen skiede sûnder har spins te feroarjen, kinne wy noch sizze dat se spin-singlets byinoar binne, mar wy kinne noch net sizze wat de spin fan ien fan har yndividueel wêze soe. No, as wy mjitte ien fan harren spin en fêst te stellen dat it is rjochte omheech, dan sille wy v're hielendal wis op dat de twadde wurdt rjochte del. Yn dizze situaasje, wy sizze dat de Spins binne ferwûne - gjinien op himsels hat in definitive wearde, wylst se tegearre binne yn in definitive quantum steat.
Einstein wie tige soargen oer it ferskynsel fan ferstriken: it like de basisprinsipes fan 'e relativiteitsteory te bedrige. Lit ús beskôgje it gefal fan twa elektroanen yn in spin singlet steat, doe't se binne fier útinoar yn romte. Om wis te wêzen, lit Alice ien fan har nimme en Bob de oare. Litte wy sizze dat Alice de spin fan har elektroan mjitten en fûn dat it nei boppen rjochte wie, mar Bob hat neat mjitten. Oant Alice har mjitting die, wie it ûnmooglik om te sizzen wat de spin fan syn elektroan wie. Mar sa gau't se har mjitting foltôge, wist se perfoarst dat de spin fan Bob's elektroan nei ûnderen rjochte wie (yn 'e rjochting tsjinoer de spin fan har eigen elektroan). Betsjut dit dat har mjitting Bob's elektroan direkt yn in spin-down steat sette? Hoe kin dit barre as de elektroanen romtlik skieden binne? Einstein en syn kollaborateurs Nathan Rosen en Boris Podolsky fielden dat it ferhaal fan it mjitten fan ferwûne systemen sa serieus wie dat it it bestean fan 'e kwantummeganika bedrige. De Einstein-Podolsky-Rosen Paradox (EPR) dy't se formulearre hawwe brûkt in gedachte-eksperimint fergelykber mei dejinge dy't wy krekt beskreaun hawwe om te konkludearjen dat kwantummeganika gjin folsleine beskriuwing fan 'e realiteit kin wêze. No, basearre op it folgjende teoretyske ûndersyk en in protte mjittingen, is de algemiene konsensus fêststeld dat de EPR-paradoks in flater befettet en de kwantumteory is korrekt. Kwantummeganyske ferstriken is echt: mjittingen fan ferwûne systemen sille korrelearje sels as de systemen fier útinoar binne yn romtetiid.
Lit ús gean werom nei de situaasje dêr't wy sette twa elektroanen yn in spin singlet steat en joegen se oan Alice en Bob. Wat kinne wy fertelle oer elektroanen foardat mjittings wurde makke? Dat se beide tegearre yn in beskate kwantumtastân (spin-singlet) binne. De spin fan Alice's elektroan is like wierskynlik nei boppen of nei ûnderen rjochte. Mear krekter, de kwantum tastân fan syn elektroan kin mei gelikense kâns wêze ien (spin omheech) of de oare (spin del). No krijt foar ús it begryp kâns in djippere betsjutting as foarhinne. Earder hawwe wy sjoen nei in beskate kwantum tastân (de grûn tastân fan it wetterstof atoom) en sjoen dat der binne guon "ûngemaklike" fragen, lykas "Wêr is it elektroan?" - fragen dêr't de antwurden bestean allinnich yn in probabilistyske sin. As wy "goede" fragen stelden, lykas "Wat is de enerzjy fan dit elektroan?", soene wy definitive antwurden krije. No binne d'r gjin "goede" fragen dy't wy kinne stelle oer Alice's elektroan dy't gjin antwurden hawwe dy't ôfhinklik binne fan Bob's elektroan. (Wy hawwe it net oer domme fragen lykas "Hat Alice syn elektroan sels in spin?" - fragen dêr't d'r mar ien antwurd foar is.) Dus, om de parameters fan 'e iene helte fan it ferwûne systeem te bepalen, sille wy moatte brûke probabilistyske taal. Wisichheid ûntstiet allinich as wy de ferbining beskôgje tusken de fragen dy't Alice en Bob kinne stelle oer har elektroanen.
Wy binne bewust begûn mei ien fan 'e ienfâldichste kwantummeganyske systemen dy't wy kenne: it systeem fan spins fan yndividuele elektroanen. Der is hope dat kwantumkompjûters boud wurde op basis fan sokke ienfâldige systemen. It spinsysteem fan yndividuele elektroanen of oare lykweardige kwantumsystemen wurde no qubits neamd (koart foar "kwantumbits"), mei de klam op har rol yn kwantumkompjûters, fergelykber mei de rol dy't gewoane bits yn digitale kompjûters spylje.
Lit ús no yntinke dat wy elk elektroan ferfongen hawwe mei in folle komplekser kwantumsysteem mei in protte, net allinich twa, kwantumstaten. Bygelyks, se joegen Alice en Bob bars fan suver magnesium. Foardat Alice en Bob har aparte wegen geane, kinne har bars ynteraksje, en wy binne it iens dat se dêrmei in bepaalde mienskiplike kwantumstatus krije. Sadree't Alice en Bob skiede, stopje har magnesiumbalken mei ynteraksje. Lykas yn it gefal fan elektroanen, elke bar is yn in ûnbepaalde kwantum steat, hoewol't tegearre, sa't wy leauwe, foarmje se in goed definiearre steat. (Yn dizze diskusje geane wy derfan út dat Alice en Bob yn steat binne om har magnesiumbalken te ferpleatsen sûnder har ynterne steat op ien of oare manier te fersteuren, krekt sa't wy earder oannommen dat Alice en Bob har ferwûne elektroanen skiede koene sûnder har spin te feroarjen.) Mar der is in ferskil It ferskil tusken dit gedachte-eksperimint en it elektron-eksperimint is dat de ûnwissichheid yn 'e kwantumstân fan elke bar enoarm is. De bar kin wol mear kwantumstaten krije dan it oantal atomen yn it hielal. Dit is wêr't thermodynamika yn spiel komt. Hiel min definieare systemen kinne lykwols wat goed definieare makroskopyske skaaimerken hawwe. Sa'n eigenskip is bygelyks temperatuer. Temperatuer is in mjitte fan hoe wierskynlik in diel fan in systeem in bepaalde gemiddelde enerzjy hat, mei hegere temperatueren dy't oerienkomme mei in gruttere kâns op it hawwen fan gruttere enerzjy. In oare thermodynamyske parameter is entropy, dy't yn wêzen gelyk is oan de logaritme fan it oantal steaten dat in systeem kin oannimme. In oare thermodynamyske karakteristyk dy't wichtich wêze soe foar in bar fan magnesium is syn netto magnetisaasje, dat is yn wêzen in parameter dy't sjen lit hoefolle mear spin-up elektroanen binne der yn 'e bar dan spin-down elektroanen.
Wy brochten thermodynamika yn ús ferhaal as in manier om systemen te beskriuwen wêrfan de kwantumstaten net krekt bekend binne fanwegen har ferwikkeling mei oare systemen. Thermodynamika is in krêftich ark foar it analysearjen fan sokke systemen, mar de makkers hawwe har tapassing op dizze manier hielendal net foarsjoen. Sadi Carnot, James Joule, Rudolf Clausius wiene figueren fan 'e XNUMXe ieuske yndustriële revolúsje, en se wiene ynteressearre yn 'e meast praktyske fan alle fragen: hoe wurkje motoren? Druk, folume, temperatuer en waarmte binne it fleis en bloed fan motoren. Carnot stelde fêst dat enerzjy yn 'e foarm fan waarmte nea folslein omset wurde kin yn brûkber wurk lykas it opheffen fan loads. Guon enerzjy sil altyd fergriemd wurde. Clausius hat in wichtige bydrage levere oan 'e skepping fan it idee fan entropy as in universele ark foar it bepalen fan enerzjyferlies yn elk proses wêrby't waarmte is. Syn wichtichste prestaasje wie it besef dat entropy nea ôfnimt - yn hast alle prosessen nimt ta. Prosessen wêrby't entropy ferheget wurde ûnomkearber neamd, krekt om't se net weromdraaid wurde kinne sûnder in ôfnimming fan entropy. De folgjende stap nei de ûntwikkeling fan statistyske meganika waard nommen troch Clausius, Maxwell en Ludwig Boltzmann (ûnder in protte oaren) - se lieten sjen dat entropy in mjitte fan steurnis is. Meastentiids, hoe mear jo op iets hannelje, hoe mear steurnis jo meitsje. En sels as jo in proses ûntwerpe wêrfan it doel is om oarder te herstellen, sil it ûnûntkomber mear entropy meitsje dan sil wurde ferneatige - bygelyks troch waarmte frij te litten. In kraan dy't stielen balken yn perfekte folchoarder leit, skept oarder yn termen fan de opstelling fan de balken, mar yn syn wurking generearret er safolle waarmte dat de totale entropy noch hieltyd grutter wurdt.
Mar dochs is it ferskil tusken de werjefte fan termodynamika fan XNUMXe-ieuske natuerkundigen en de werjefte dy't ferbûn is mei kwantumferstrengeling net sa grut as it liket. Elke kear as in systeem ynteraksje mei in eksterne agint, wurdt syn kwantumstatus ferwûne mei de kwantumstatus fan 'e agint. Typysk liedt dizze ferwidering ta in tanimming fan 'e ûnwissichheid fan' e kwantumstatus fan it systeem, mei oare wurden, ta in tanimming fan it oantal kwantumstaten wêryn it systeem kin wêze. As gefolch fan ynteraksje mei oare systemen, entropy, definiearre yn termen fan it oantal kwantum steaten beskikber foar it systeem, meastal nimt ta.
Yn 't algemien jout de kwantummeganika in nije manier om fysike systemen te karakterisearjen wêrby't guon parameters (lykas posysje yn 'e romte) ûnwis wurde, mar oaren (lykas enerzjy) faak mei wissichheid bekend binne. Yn it gefal fan kwantumferstrengeling hawwe twa fûneminteel aparte dielen fan it systeem in bekende mienskiplike kwantumstatus, en elk diel apart hat in ûnwisse steat. In standert foarbyld fan entanglement is in pear spin yn in singlet steat, dêr't it is ûnmooglik om te fertellen hokker spin is omheech en hokker is del. De ûnwissichheid fan 'e kwantumtastân yn in grut systeem freget om in termodynamyske oanpak wêrby't makroskopyske parameters lykas temperatuer en entropy mei grutte krektens bekend binne, ek al hat it systeem in protte mooglike mikroskopyske kwantumstaten.
Nei it foltôgjen fan ús koarte ekskurzje yn 'e fjilden fan kwantummeganika, ferstriken en thermodynamika, litte wy no besykje te begripen hoe't dit alles liedt ta it begryp fan it feit dat swarte gatten in temperatuer hawwe. De earste stap nei dit waard makke troch Bill Unruh - hy liet sjen dat in fersnellende waarnimmer yn flakke romte in temperatuer sil hawwe gelyk oan syn fersnelling dield troch 2π. De kaai foar Unruh's berekkeningen is dat in waarnimmer dy't mei konstante fersnelling yn in bepaalde rjochting beweecht, mar de helte fan 'e platte romte kin sjen. De twadde helte is yn wêzen efter in hoarizon fergelykber mei dy fan in swart gat. Ynearsten liket it ûnmooglik: hoe kin platte romtetiid har gedrage as de hoarizon fan in swart gat? Om te begripen hoe't dit ôfrint, lit ús ús trouwe waarnimmers Alice, Bob en Bill om help roppe. Op ús fersyk steane se op rige, mei Alice tusken Bob en Bill, en de ôfstân tusken de waarnimmers yn elk pear is krekt 6 kilometer. Wy hawwe ôfpraat dat Alice op 'e tiid nul yn' e raket sil springe en nei Bill (en dus fuort fan Bob) mei konstante fersnelling fleane. Syn raket is tige goed, by steat om te ûntwikkeljen fersnelling 1,5 triljoen kear grutter as de gravitasjonele fersnelling wêrmei objekten bewege tichtby it oerflak fan 'e ierde. Fansels is it net maklik foar Alice om sa'n fersnelling te wjerstean, mar, sa't wy no sille sjen, binne dizze sifers foar in doel keazen; oan 'e ein fan' e dei besprekke wy gewoan oer potensjele kânsen, dat is alles. Krekt op it momint dat Alice yn har raket springt, swaaie Bob en Bill nei har. (Wy hawwe it rjocht om de útdrukking "krekt op it momint dat ..." te brûken, want hoewol Alice har flecht noch net begon is, is se yn itselde referinsjeramt as Bob en Bill, sadat se allegear har klokken kinne syngronisearje .) Waving Alice, fansels, sjocht Bill foar har: lykwols, yn 'e raket, sil se him earder sjen as dit bard wêze soe as se bleaun wie wêr't se wie, om't har raket mei har krekt nei him ta fleant. Krektoarsom, se ferhuzet fan Bob, dat wy kinne der ridliker fan oannimme dat se him wat letter nei har swaaie sil sjen as se sjoen hawwe as se op itselde plak bleaun wie. Mar de wierheid is noch ferrassender: se sil Bob hielendal net sjen! Mei oare wurden, de fotonen dy't fan Bob syn swaaiende hân nei Alice fleane, sille har noait ynhelje, sels jûn dat se noait de snelheid fan ljocht berikke sil. As Bob begûn te swaaien, in bytsje tichter by Alice, dan soene de fotonen dy't op it momint fan har fuortgean fan him ôf fleagen, har ynhelle hawwe, en as er wat fierder west hie, soene se har net ynhelle hawwe. It is yn dizze sin dat wy sizze dat Alice mar de helte fan 'e romte sjocht. Op it momint dat Alice begjint te bewegen, is Bob wat fierder as de hoarizon dy't Alice observearret.
Yn ús diskusje oer kwantumferstrengeling binne wy wend wurden oan it idee dat sels as in kwantummeganysk systeem as gehiel in bepaalde kwantumstatus hat, guon dielen derfan miskien net hawwe. Yn feite, as wy in kompleks kwantumsysteem besprekke, kin in part dêrfan it bêste karakterisearre wurde krekt yn termen fan termodynamika: it kin in goed definieare temperatuer wurde tawiisd, nettsjinsteande de heul ûnwisse kwantumstatus fan it heule systeem. Us lêste ferhaal mei Alice, Bob en Bill liket in bytsje op dizze situaasje, mar it kwantumsysteem wêr't wy it oer hawwe is lege romtetiid, en Alice sjocht der mar de helte fan. Litte wy in reservearje meitsje dat romte-tiid as gehiel yn syn grûnstân is, wat betsjut dat d'r gjin dieltsjes yn sitte (fansels, Alice, Bob, Bill en de raket net rekkene). Mar it diel fan 'e romte-tiid dat Alice sjocht, sil net yn 'e grûn tastân wêze, mar yn in steat ferwûne mei it diel dêrfan dat se net sjocht. De romte-tiid waarnommen troch Alice is yn in komplekse, ûnbepaalde kwantum tastân karakterisearre troch in einige temperatuer. Unruh's berekkeningen jouwe oan dat dizze temperatuer sawat 60 nanokelvin is. Koartsein, as Alice fersnelt, liket se ûnderdompele te wurden yn in waarm bad fan strieling mei in temperatuer lykweardich (yn passende ienheden) oan de fersnelling dield troch
Rys. 7.1. Alice beweecht mei fersnelling fan rêst, wylst Bob en Bill roerloos bliuwe. De fersnelling fan Alice is krekt sa dat se de fotonen nea sjen sil dy't Bob har wei stjoert by t = 0. Se ûntfangt lykwols de fotonen dy't Bill har stjoerd hat op t = 0. It resultaat is dat Alice mar ien helte fan romtetiid observearje kin.
It frjemde ding oer Unruh's berekkeningen is dat hoewol se fan begjin oant ein ferwize nei lege romte, se tsjinsprekke de ferneamde wurden fan kening Lear, "út neat komt neat." Hoe kin lege romte sa kompleks wêze? Wêr kinne de dieltsjes wei komme? It feit is dat neffens de kwantumteory lege romte hielendal net leech is. Dêryn, hjir en dêr, hieltyd ferskine en ferdwine koarte-libben excitations, neamd firtuele dieltsjes, de enerzjy fan dat kin wêze sawol posityf as negatyf. In waarnimmer út 'e fiere takomst - lit ús har Carol neame - dy't hast alle lege romte sjen kin, kin befestigje dat d'r gjin langduorjende dieltsjes yn sitte. Boppedat is de oanwêzigens fan dieltsjes mei positive enerzjy yn dat diel fan 'e romte-tiid dat Alice kin observearje, fanwege kwantumferstriid, ferbûn mei opwekkingen fan gelikense en tsjinoerstelde teken fan enerzjy yn it diel fan 'e romte-tiid dat net te observearjen is foar Alice. De hiele wierheid oer lege romtetiid as gehiel wurdt iepenbiere oan Carol, en dy wierheid is dat d'r gjin dieltsjes binne. Alice har ûnderfining fertelt har lykwols dat de dieltsjes der binne!
Mar dan docht bliken dat de troch Unruh berekkene temperatuer gewoan in fiksje liket te wêzen - it is net sasear in eigenskip fan platte romte as sadanich, mar earder in eigenskip fan in waarnimmer dy't konstante fersnelling yn platte romte ûnderfynt. De swiertekrêft sels is lykwols deselde "fiktive" krêft yn 'e sin dat de "fersnelling" dy't it feroarsaket neat mear is as beweging lâns in geodetyk yn in kromme metrysk. Lykas wy yn haadstik 2 útlein hawwe, stelt Einstein syn lykweardigensprinsipe dat fersnelling en swiertekrêft yn wêzen lykweardich binne. Fanút dit eachpunt is d'r neat spesjaal skokkend oer dat de horizon fan it swarte gat in temperatuer hat gelyk oan Unruh's berekkening fan 'e temperatuer fan 'e fersnellende waarnimmer. Mar, meie wy freegje, hokker wearde fan fersnelling moatte wy brûke om temperatuer te bepalen? Troch fier genôch fuort te bewegen fan in swart gat, kinne wy syn gravitaasje-attraksje sa swak meitsje as wy wolle. Betsjut dit dat om de effektive temperatuer fan in swart gat dat wy mjitte te bepalen, wy in oerienkommende lytse wearde fan fersnelling moatte brûke? Dizze fraach docht bliken frij ferrifeljend, om't, sa't wy leauwe, de temperatuer fan in foarwerp kin net ôfnimme willekeurich. Der wurdt oannommen dat it wat fêste einige wearde hat dy't sels troch in hiel fiere waarnimmer mjitten wurde kin.
Boarne: www.habr.com