Thermodynamics ຂອງຂຸມດໍາ

ສຸກສັນວັນ Cosmonautics! ພວກເຮົາສົ່ງມັນໄປໂຮງພິມ "ປື້ມນ້ອຍໆຂອງຂຸມດໍາ". ມັນແມ່ນໃນຊ່ວງເວລານີ້ທີ່ນັກຟິສິກດາລາສາດໄດ້ສະແດງໃຫ້ໂລກທັງ ໝົດ ຮູ້ວ່າຂຸມດໍາມີລັກສະນະແນວໃດ. ບັງເອີນ? ພວກເຮົາບໍ່ຄິດດັ່ງນັ້ນ 😉 ສະນັ້ນລໍຖ້າ, ຫນັງສືທີ່ຫນ້າອັດສະຈັນຈະປາກົດໃນໄວໆນີ້, ຂຽນໂດຍ Steven Gabser ແລະຝຣັ່ງ Pretorius, ແປໂດຍນັກດາລາສາດ Pulkovo ທີ່ປະເສີດ aka Astrodedus Kirill Maslennikov, ດັດແກ້ວິທະຍາສາດໂດຍ legendary Vladimir Surdin ແລະສະຫນັບສະຫນູນໂດຍການພິມເຜີຍແຜ່ໂດຍ ມູນນິທິ Trajectory.

Excerpt "Thermodynamics ຂອງຂຸມດໍາ" ພາຍໃຕ້ການຕັດ.

ມາຮອດປະຈຸ, ພວກເຮົາໄດ້ພິຈາລະນາຂຸມດໍາເປັນວັດຖຸທາງອາວະກາດທີ່ໄດ້ສ້າງຕັ້ງຂຶ້ນໃນລະຫວ່າງການລະເບີດຂອງ supernova ຫຼືນອນຢູ່ໃນໃຈກາງຂອງ galaxies. ພວກ​ເຮົາ​ສັງ​ເກດ​ເບິ່ງ​ພວກ​ເຂົາ​ໂດຍ​ທາງ​ອ້ອມ​ໂດຍ​ການ​ວັດ​ແທກ​ຄວາມ​ເລັ່ງ​ຂອງ​ດາວ​ຢູ່​ໃກ້​ກັບ​ເຂົາ​ເຈົ້າ​. ການກວດຫາຄື້ນຄວາມໂນ້ມຖ່ວງທີ່ມີຊື່ສຽງຂອງ LIGO ໃນວັນທີ 14 ກັນຍາ 2015 ແມ່ນເປັນຕົວຢ່າງຂອງການສັງເກດໂດຍກົງຂອງການປະທະກັນຂອງຂຸມດຳ. ເຄື່ອງມືທາງຄະນິດສາດທີ່ພວກເຮົາໃຊ້ເພື່ອໃຫ້ຄວາມເຂົ້າໃຈດີຂຶ້ນກ່ຽວກັບລັກສະນະຂອງຂຸມດໍາແມ່ນ: ເລຂາຄະນິດທີ່ແຕກຕ່າງກັນ, ສົມຜົນຂອງ Einstein, ແລະວິທີການວິເຄາະແລະຕົວເລກທີ່ມີປະສິດທິພາບທີ່ໃຊ້ເພື່ອແກ້ໄຂສົມຜົນຂອງ Einstein ແລະອະທິບາຍເລຂາຄະນິດຂອງ spacetime ທີ່ຂຸມດໍາເຮັດໃຫ້ເກີດ. ແລະທັນທີທີ່ພວກເຮົາສາມາດໃຫ້ຄໍາອະທິບາຍກ່ຽວກັບປະລິມານທີ່ສົມບູນຂອງເວລາໃນອາວະກາດທີ່ສ້າງຂຶ້ນໂດຍຂຸມດໍາ, ຈາກທັດສະນະທາງດາວເຄາະ, ຫົວຂໍ້ຂອງຂຸມດໍາສາມາດຖືກພິຈາລະນາປິດ. ຈາກທັດສະນະທິດສະດີທີ່ກວ້າງຂວາງ, ຍັງມີຫຼາຍບ່ອນສໍາລັບການຂຸດຄົ້ນ. ຈຸດປະສົງຂອງບົດນີ້ແມ່ນເພື່ອຊີ້ໃຫ້ເຫັນຄວາມກ້າວຫນ້າທາງທິດສະດີບາງຢ່າງໃນຟີຊິກຂຸມດໍາທີ່ທັນສະໄຫມ, ເຊິ່ງແນວຄວາມຄິດຈາກ thermodynamics ແລະທິດສະດີ quantum ແມ່ນລວມເຂົ້າກັນກັບຄວາມກ່ຽວຂ້ອງທົ່ວໄປເພື່ອເຮັດໃຫ້ເກີດແນວຄວາມຄິດໃຫມ່ທີ່ບໍ່ຄາດຄິດ. ແນວຄວາມຄິດພື້ນຖານແມ່ນວ່າຂຸມດໍາບໍ່ແມ່ນພຽງແຕ່ວັດຖຸເລຂາຄະນິດ. ພວກເຂົາເຈົ້າມີອຸນຫະພູມ, ພວກເຂົາເຈົ້າມີ entropy enormous, ແລະພວກເຂົາເຈົ້າສາມາດສະແດງໃຫ້ເຫັນເຖິງການ entanglement quantum. ການສົນທະນາຂອງພວກເຮົາກ່ຽວກັບລັກສະນະ thermodynamic ແລະ quantum ຂອງຟີຊິກຂອງຂຸມດໍາຈະ fragmentary ແລະ superficial ກ່ວາການວິເຄາະລັກສະນະ geometric ບໍລິສຸດຂອງເວລາໃນຊ່ອງໃນຂຸມດໍາທີ່ນໍາສະເຫນີໃນບົດທີ່ຜ່ານມາ. ແຕ່ສິ່ງເຫຼົ່ານີ້, ແລະໂດຍສະເພາະແມ່ນ quantum, ລັກສະນະຕ່າງໆແມ່ນເປັນສ່ວນຫນຶ່ງທີ່ສໍາຄັນແລະສໍາຄັນຂອງການຄົ້ນຄວ້າທິດສະດີຢ່າງຕໍ່ເນື່ອງກ່ຽວກັບຂຸມດໍາ, ແລະພວກເຮົາຈະພະຍາຍາມຢ່າງຫນັກແຫນ້ນເພື່ອຖ່າຍທອດ, ຖ້າບໍ່ແມ່ນລາຍລະອຽດທີ່ສັບສົນ, ຢ່າງຫນ້ອຍຈິດໃຈຂອງວຽກງານເຫຼົ່ານີ້.

ໃນຄວາມກ່ຽວຂ້ອງທົ່ວໄປຄລາສສິກ - ຖ້າພວກເຮົາສົນທະນາກ່ຽວກັບເລຂາຄະນິດທີ່ແຕກຕ່າງກັນຂອງການແກ້ໄຂສົມຜົນຂອງ Einstein - ຂຸມດໍາແມ່ນສີດໍາຢ່າງແທ້ຈິງໃນຄວາມຫມາຍທີ່ບໍ່ມີສິ່ງໃດສາມາດຫນີຈາກພວກມັນໄດ້. Stephen Hawking ສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າສະຖານະການນີ້ມີການປ່ຽນແປງຢ່າງສົມບູນເມື່ອພວກເຮົາພິຈາລະນາຜົນກະທົບຂອງ quantum: ຂຸມສີດໍາຫັນອອກລັງສີໃນອຸນຫະພູມສະເພາະໃດຫນຶ່ງ, ເອີ້ນວ່າອຸນຫະພູມ Hawking. ສໍາລັບຂຸມດໍາຂອງຂະຫນາດທາງດາລາສາດ (ນັ້ນແມ່ນ, ຈາກມະຫາສະຫມຸດດາວເຖິງຂຸມດໍາ supermassive), ອຸນຫະພູມ Hawking ແມ່ນລະເລີຍເມື່ອທຽບກັບອຸນຫະພູມຂອງພື້ນຫລັງໄມໂຄເວຟຂອງ cosmic - ລັງສີທີ່ເຕີມລົງໄປທົ່ວຈັກກະວານ, ເຊິ່ງ, ໂດຍວິທີທາງການ, ສາມາດຕົວມັນເອງໄດ້. ຖືວ່າເປັນຕົວແປຂອງລັງສີ Hawking. ການຄິດໄລ່ຂອງ Hawking ເພື່ອກໍານົດອຸນຫະພູມຂອງຂຸມດໍາແມ່ນສ່ວນຫນຶ່ງຂອງໂຄງການຄົ້ນຄ້ວາຂະຫນາດໃຫຍ່ໃນພາກສະຫນາມທີ່ເອີ້ນວ່າ thermodynamics ຂຸມດໍາ. ພາກສ່ວນໃຫຍ່ອີກອັນໜຶ່ງຂອງໂຄງການນີ້ແມ່ນການສຶກສາຂອງຂຸມດຳ, ເຊິ່ງວັດແທກປະລິມານຂໍ້ມູນທີ່ສູນເສຍໄປພາຍໃນຂຸມດຳ. ວັດຖຸທໍາມະດາ (ເຊັ່ນ: ຈອກນ້ໍາ, ຕັນຂອງ magnesium ບໍລິສຸດ, ຫຼືດາວ) ຍັງມີ entropy, ແລະຫນຶ່ງໃນຄໍາຖະແຫຼງການສູນກາງຂອງ thermodynamics ຂຸມດໍາແມ່ນວ່າຂຸມດໍາຂອງຂະຫນາດໃດຫນຶ່ງມີ entropy ຫຼາຍກ່ວາຮູບແບບອື່ນໆ. ຂອງເລື່ອງທີ່ສາມາດບັນຈຸຢູ່ພາຍໃນ. ພື້ນທີ່ທີ່ມີຂະຫນາດດຽວກັນ, ແຕ່ບໍ່ມີການສ້າງຕັ້ງຂອງຂຸມດໍາ.

ແຕ່ກ່ອນທີ່ພວກເຮົາຈະລົງເລິກເຂົ້າໄປໃນບັນຫາທີ່ອ້ອມຮອບຮັງສີ Hawking ແລະ entropy ຂຸມດໍາ, ໃຫ້ພວກເຮົາໃຊ້ເວລາທາງອ້ອມໄວເຂົ້າໄປໃນຂົງເຂດຂອງກົນໄກການ quantum, thermodynamics, ແລະ entanglement. ກົນຈັກ Quantum ໄດ້ຖືກພັດທະນາສ່ວນໃຫຍ່ໃນຊຸມປີ 1920, ແລະຈຸດປະສົງຕົ້ນຕໍຂອງມັນແມ່ນເພື່ອອະທິບາຍອະນຸພາກຂະຫນາດນ້ອຍຫຼາຍຂອງວັດຖຸ, ເຊັ່ນ: ອະຕອມ. ການພັດທະນາຂອງກົນຈັກ quantum ໄດ້ນໍາໄປສູ່ການເຊາະເຈື່ອນຂອງແນວຄວາມຄິດພື້ນຖານຂອງຟີຊິກເຊັ່ນ: ຕໍາແຫນ່ງທີ່ແນ່ນອນຂອງອະນຸພາກສ່ວນບຸກຄົນ: ມັນໄດ້ຫັນອອກ, ສໍາລັບການຍົກຕົວຢ່າງ, ຕໍາແຫນ່ງຂອງເອເລັກໂຕຣນິກທີ່ມັນເຄື່ອນຍ້າຍປະມານນິວເຄລຍຂອງປະລໍາມະນູບໍ່ສາມາດຖືກກໍານົດຢ່າງຖືກຕ້ອງ. ແທນທີ່ຈະ, ເອເລັກໂຕຣນິກໄດ້ຖືກມອບຫມາຍອັນທີ່ເອີ້ນວ່າວົງໂຄຈອນ, ເຊິ່ງຕໍາແຫນ່ງຕົວຈິງຂອງພວກມັນສາມາດຖືກກໍານົດໃນຄວາມຫມາຍທີ່ເປັນໄປໄດ້. ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ສໍາລັບຈຸດປະສົງຂອງພວກເຮົາ, ມັນເປັນສິ່ງສໍາຄັນທີ່ຈະບໍ່ຍ້າຍອອກໄປໄວເກີນໄປໃນດ້ານທີ່ເປັນໄປໄດ້ຂອງສິ່ງຕ່າງໆ. ເອົາຕົວຢ່າງທີ່ງ່າຍດາຍທີ່ສຸດ: ປະລໍາມະນູ hydrogen. ມັນອາດຈະຢູ່ໃນສະຖານະ quantum ທີ່ແນ່ນອນ. ສະຖານະທີ່ງ່າຍດາຍທີ່ສຸດຂອງອະຕອມຂອງໄຮໂດເຈນ, ເອີ້ນວ່າລັດພື້ນດິນ, ແມ່ນລັດທີ່ມີພະລັງງານຕ່ໍາສຸດ, ແລະພະລັງງານນີ້ແມ່ນເປັນທີ່ຮູ້ຈັກຢ່າງແນ່ນອນ. ໂດຍທົ່ວໄປແລ້ວ, ກົນຈັກ quantum ອະນຸຍາດໃຫ້ພວກເຮົາ (ໃນຫຼັກການ) ຮູ້ສະພາບຂອງລະບົບ quantum ໃດຫນຶ່ງທີ່ມີຄວາມແມ່ນຍໍາຢ່າງແທ້ຈິງ.

ຄວາມເປັນໄປໄດ້ມາສູ່ການຫຼິ້ນໃນເວລາທີ່ພວກເຮົາຖາມບາງປະເພດຂອງຄໍາຖາມກ່ຽວກັບລະບົບກົນຈັກ quantum. ຕົວຢ່າງ, ຖ້າມັນແນ່ນອນວ່າອະຕອມຂອງໄຮໂດເຈນຢູ່ໃນສະພາບດິນ, ພວກເຮົາສາມາດຖາມວ່າ, "ເອເລັກໂຕຣນິກຢູ່ໃສ?" ແລະອີງຕາມກົດຫມາຍຂອງ quantum
ກົນຈັກ, ພວກເຮົາພຽງແຕ່ຈະໄດ້ຮັບບາງການຄາດຄະເນຂອງຄວາມເປັນໄປໄດ້ສໍາລັບຄໍາຖາມນີ້, ປະມານບາງສິ່ງບາງຢ່າງເຊັ່ນ: "ອາດຈະເປັນເອເລັກໂຕຣນິກທີ່ຕັ້ງຢູ່ໃນໄລຍະຫ່າງເຖິງເຄິ່ງຫນຶ່ງຂອງ angstrom ຈາກແກນຂອງອາຕອມ hydrogen" (ຫນຶ່ງ angstrom ເທົ່າກັບ. ແມັດ). ແຕ່ພວກເຮົາມີໂອກາດ, ໂດຍຜ່ານຂະບວນການທາງດ້ານຮ່າງກາຍທີ່ແນ່ນອນ, ເພື່ອຊອກຫາຕໍາແຫນ່ງຂອງເອເລັກໂຕຣນິກຫຼາຍຢ່າງຖືກຕ້ອງກ່ວາຫນຶ່ງ angstrom. ຂະບວນການທີ່ພົບເລື້ອຍໃນຟີຊິກນີ້ປະກອບດ້ວຍການຍິງໂຟຕອນທີ່ມີຄວາມຍາວຂອງຄື້ນສັ້ນຫຼາຍເຂົ້າໄປໃນເອເລັກໂຕຣນິກ (ຫຼື, ດັ່ງທີ່ນັກຟິສິກເວົ້າວ່າ, ກະແຈກກະຈາຍ photon ໂດຍເອເລັກໂຕຣນິກ) - ຫຼັງຈາກນັ້ນພວກເຮົາສາມາດສ້າງສະຖານທີ່ຂອງເອເລັກໂຕຣນິກຄືນໃຫມ່ໃນເວລາທີ່ກະແຈກກະຈາຍດ້ວຍ. ຄວາມຖືກຕ້ອງປະມານເທົ່າກັບ photon ຄວາມຍາວຄື່ນ. ແຕ່ຂະບວນການນີ້ຈະປ່ຽນສະຖານະຂອງເອເລັກໂຕຣນິກ, ດັ່ງນັ້ນຫຼັງຈາກນັ້ນມັນຈະບໍ່ມີຢູ່ໃນສະພາບດິນຂອງອາຕອມຂອງ hydrogen ແລະຈະບໍ່ມີພະລັງງານທີ່ກໍານົດໄວ້ຢ່າງແນ່ນອນ. ແຕ່ສໍາລັບບາງເວລາຕໍາແຫນ່ງຂອງມັນຈະຖືກກໍານົດເກືອບແນ່ນອນ (ດ້ວຍຄວາມຖືກຕ້ອງຂອງຄວາມຍາວຂອງຄື້ນຂອງ photon ທີ່ໃຊ້ສໍາລັບການນີ້). ການ​ຄາດ​ຄະ​ເນ​ເບື້ອງ​ຕົ້ນ​ຂອງ​ຕໍາ​ແຫນ່ງ​ຂອງ​ເອ​ເລັກ​ໂຕຣ​ນິກ​ສາ​ມາດ​ເຮັດ​ໄດ້​ພຽງ​ແຕ່​ໃນ​ຄວາມ​ຫມາຍ​ຄວາມ​ເປັນ​ໄປ​ໄດ້​ທີ່​ມີ​ຄວາມ​ຖືກ​ຕ້ອງ​ປະ​ມານ​ຫນຶ່ງ angstrom​, ແຕ່​ເມື່ອ​ພວກ​ເຮົາ​ໄດ້​ວັດ​ແທກ​ມັນ​, ພວກ​ເຮົາ​ຮູ້​ວ່າ​ມັນ​ແມ່ນ​ຫຍັງ​. ໃນສັ້ນ, ຖ້າພວກເຮົາວັດແທກລະບົບກົນຈັກ quantum ໃນບາງທາງ, ຢ່າງຫນ້ອຍໃນຄວາມຫມາຍທໍາມະດາ, ພວກເຮົາ "ບັງຄັບ" ມັນເຂົ້າໄປໃນສະຖານະທີ່ມີມູນຄ່າທີ່ແນ່ນອນຂອງປະລິມານທີ່ພວກເຮົາກໍາລັງວັດແທກ.

ກົນຈັກ Quantum ບໍ່ພຽງແຕ່ໃຊ້ກັບລະບົບຂະຫນາດນ້ອຍເທົ່ານັ້ນ, ແຕ່ (ພວກເຮົາເຊື່ອວ່າ) ກັບທຸກລະບົບ, ແຕ່ສໍາລັບລະບົບຂະຫນາດໃຫຍ່, ກົດລະບຽບກົນຈັກ quantum ກາຍເປັນສະລັບສັບຊ້ອນຫຼາຍ. ແນວຄວາມຄິດທີ່ສໍາຄັນແມ່ນ quantum entanglement, ຕົວຢ່າງທີ່ງ່າຍດາຍຂອງມັນແມ່ນແນວຄວາມຄິດຂອງ spin. ເອເລັກໂຕຣນິກສ່ວນບຸກຄົນມີ spin, ສະນັ້ນໃນການປະຕິບັດ, ເອເລັກໂຕຣນິກດຽວສາມາດ spin ມຸ້ງຂຶ້ນຫຼືລົງກ່ຽວກັບແກນທາງກວ້າງຂອງພື້ນທີ່ເລືອກ. ການຫມຸນຂອງເອເລັກໂຕຣນິກແມ່ນເປັນປະລິມານທີ່ສັງເກດໄດ້ເພາະວ່າເອເລັກໂຕຣນິກສ້າງສະຫນາມແມ່ເຫຼັກອ່ອນແອ, ຄ້າຍຄືກັນກັບພາກສະຫນາມຂອງແຖບແມ່ເຫຼັກ. ຫຼັງຈາກນັ້ນ, spin up ຫມາຍຄວາມວ່າຂົ້ວເຫນືອຂອງເອເລັກໂຕຣນິກແມ່ນຊີ້ລົງ, ແລະ spin down ຫມາຍຄວາມວ່າຂົ້ວເຫນືອແມ່ນຊີ້ຂຶ້ນ. ອິເລັກໂທຣນິກສອງອັນສາມາດຖືກຈັດໃສ່ໃນສະພາວະ quantum conjugated, ເຊິ່ງຫນຶ່ງໃນນັ້ນມີ spin up ແລະອີກອັນຫນຶ່ງມີການ spin ລົງ, ແຕ່ມັນບໍ່ສາມາດບອກໄດ້ວ່າເອເລັກໂຕຣນິກໃດມີ spin. ໂດຍເນື້ອແທ້ແລ້ວ, ໃນສະພາບພື້ນດິນຂອງອະຕອມຂອງ helium, ສອງເອເລັກໂຕຣນິກຢູ່ໃນສະພາບນີ້ຢ່າງແທ້ຈິງ, ເອີ້ນວ່າ spin singlet, ເນື່ອງຈາກວ່າ spin ທັງຫມົດຂອງເອເລັກໂຕຣນິກທັງສອງແມ່ນສູນ. ຖ້າພວກເຮົາແຍກສອງເອເລັກໂຕຣນິກນີ້ໂດຍບໍ່ມີການປ່ຽນສະປິນຂອງພວກເຂົາ, ພວກເຮົາຍັງສາມາດເວົ້າໄດ້ວ່າພວກເຂົາເປັນ spin singlets ຮ່ວມກັນ, ແຕ່ພວກເຮົາຍັງບໍ່ສາມາດເວົ້າໄດ້ວ່າ spin ຂອງທັງສອງຂອງພວກເຂົາຈະເປັນສ່ວນບຸກຄົນແນວໃດ. ໃນປັດຈຸບັນ, ຖ້າພວກເຮົາວັດແທກຫນຶ່ງຂອງ spinning ຂອງເຂົາເຈົ້າແລະສ້າງຕັ້ງວ່າມັນໄດ້ຖືກມຸ້ງໄປຂ້າງຫນ້າ, ຫຼັງຈາກນັ້ນພວກເຮົາຈະແນ່ໃຈວ່າທັງຫມົດແມ່ນມຸ້ງໄປຂ້າງລຸ່ມ. ໃນສະຖານະການນີ້, ພວກເຮົາເວົ້າວ່າການຫມຸນແມ່ນ entangled - ທັງສອງຕົວຂອງມັນເອງບໍ່ມີຄ່າທີ່ແນ່ນອນ, ໃນຂະນະທີ່ພວກເຂົາຢູ່ໃນສະພາບ quantum ທີ່ແນ່ນອນ.

Einstein ມີຄວາມກັງວົນຫຼາຍກ່ຽວກັບປະກົດການຂອງ entanglement: ມັນເບິ່ງຄືວ່າຈະຂົ່ມຂູ່ຫຼັກການພື້ນຖານຂອງທິດສະດີຂອງ relativity. ຂໍ​ໃຫ້​ເຮົາ​ພິຈາລະນາ​ກໍລະນີ​ຂອງ​ເອເລັກ​ໂຕຣນິກສອງ​ອັນ​ຢູ່​ໃນ​ສະ​ພາບ​ດຽວ​ທີ່​ໝູນ​ວຽນ, ເມື່ອ​ມັນ​ຢູ່​ຫ່າງ​ໄກ​ກັນ​ໃນ​ອາວະກາດ. ເພື່ອໃຫ້ແນ່ໃຈວ່າ, ໃຫ້ Alice ເອົາຫນຶ່ງຂອງພວກເຂົາແລະ Bob ເອົາອີກອັນຫນຶ່ງ. ໃຫ້ສົມມຸດວ່າ Alice ໄດ້ວັດແທກ spin ຂອງເອເລັກໂຕຣນິກຂອງນາງແລະພົບວ່າມັນຖືກນໍາໄປຂ້າງເທິງ, ແຕ່ Bob ບໍ່ໄດ້ວັດແທກຫຍັງ. ຈົນກ່ວາ Alice ປະຕິບັດການວັດແທກຂອງນາງ, ມັນເປັນໄປບໍ່ໄດ້ທີ່ຈະບອກສິ່ງທີ່ spin ຂອງເອເລັກໂຕຣນິກຂອງຕົນ. ແຕ່ທັນທີທີ່ນາງໄດ້ສໍາເລັດການວັດແທກຂອງນາງ, ນາງຮູ້ຢ່າງແທ້ຈິງວ່າ spin ຂອງເອເລັກໂຕຣນິກຂອງ Bob ແມ່ນມຸ້ງໄປຂ້າງລຸ່ມ (ໃນທິດທາງກົງກັນຂ້າມກັບ spin ຂອງເອເລັກໂຕຣນິກຂອງຕົນເອງ). ນີ້ຫມາຍຄວາມວ່າການວັດແທກຂອງນາງເຮັດໃຫ້ເອເລັກໂຕຣນິກຂອງ Bob ຢູ່ໃນສະພາບຫມຸນລົງທັນທີບໍ? ນີ້ອາດຈະເກີດຂຶ້ນໄດ້ແນວໃດຖ້າເອເລັກໂຕຣນິກຖືກແຍກອອກເປັນພື້ນທີ່? Einstein ແລະຜູ້ຮ່ວມມືຂອງລາວ Nathan Rosen ແລະ Boris Podolsky ຮູ້ສຶກວ່າເລື່ອງຂອງການວັດແທກລະບົບ entangled ແມ່ນຮ້າຍແຮງຫຼາຍ, ໄພຂົ່ມຂູ່ຕໍ່ທີ່ມີຢູ່ແລ້ວຂອງກົນໄກການ quantum. Einstein-Podolsky-Rosen Paradox (EPR) ທີ່ພວກເຂົາສ້າງຂື້ນໄດ້ໃຊ້ການທົດລອງຄວາມຄິດທີ່ຄ້າຍຄືກັບສິ່ງທີ່ພວກເຮົາພຽງແຕ່ອະທິບາຍເພື່ອສະຫຼຸບວ່າກົນໄກການ quantum ບໍ່ສາມາດເປັນຄໍາອະທິບາຍຄົບຖ້ວນສົມບູນຂອງຄວາມເປັນຈິງ. ໃນປັດຈຸບັນ, ໂດຍອີງໃສ່ການຄົ້ນຄວ້າທິດສະດີຕໍ່ມາແລະການວັດແທກຈໍານວນຫຼາຍ, ຄວາມຄິດເຫັນທົ່ວໄປໄດ້ຖືກສ້າງຕັ້ງຂຶ້ນວ່າ EPR paradox ມີຄວາມຜິດພາດແລະທິດສະດີ quantum ແມ່ນຖືກຕ້ອງ. ການຕິດພັນທາງກົນຈັກ Quantum ແມ່ນແທ້ຈິງ: ການວັດແທກຂອງລະບົບທີ່ຕິດພັນກັນຈະພົວພັນເຖິງວ່າລະບົບຕ່າງໆຈະຢູ່ຫ່າງກັນໃນຊ່ວງເວລາອະວະກາດກໍຕາມ.

ໃຫ້ກັບຄືນໄປບ່ອນສະຖານະການທີ່ພວກເຮົາເອົາສອງເອເລັກໂຕຣນິກຢູ່ໃນລັດ spin singlet ແລະໃຫ້ພວກເຂົາກັບ Alice ແລະ Bob. ພວກເຮົາສາມາດບອກຫຍັງກ່ຽວກັບເອເລັກໂຕຣນິກກ່ອນການວັດແທກ? ວ່າທັງສອງຂອງພວກເຂົາຮ່ວມກັນຢູ່ໃນສະຖານະ quantum ທີ່ແນ່ນອນ (spin-singlet). ການຫມຸນຂອງອິເລັກໂທຣນິກຂອງ Alice ແມ່ນມີຄວາມເທົ່າທຽມກັນທີ່ຈະຖືກມຸ້ງຂຶ້ນຫຼືລົງ. ຫຼາຍທີ່ຊັດເຈນ, ສະຖານະ quantum ຂອງເອເລັກໂຕຣນິກຂອງມັນສາມາດມີຄວາມເປັນໄປໄດ້ເທົ່າທຽມກັນເປັນຫນຶ່ງ (spin up) ຫຼືອື່ນໆ (spin ລົງ). ໃນປັດຈຸບັນສໍາລັບພວກເຮົາແນວຄວາມຄິດຂອງຄວາມເປັນໄປໄດ້ໃຊ້ເວລາກ່ຽວກັບຄວາມຫມາຍທີ່ເລິກເຊິ່ງກວ່າແຕ່ກ່ອນ. ໃນເມື່ອກ່ອນພວກເຮົາໄດ້ເບິ່ງສະຖານະ quantum ທີ່ແນ່ນອນ (ສະພາບພື້ນດິນຂອງປະລໍາມະນູ hydrogen) ແລະເຫັນວ່າມີບາງຄໍາຖາມທີ່ "ບໍ່ສະດວກ", ເຊັ່ນ: "ເອເລັກໂຕຣນິກຢູ່ໃສ?" - ຄໍາຖາມທີ່ຄໍາຕອບມີພຽງແຕ່ໃນຄວາມຫມາຍທີ່ເປັນໄປໄດ້. ຖ້າພວກເຮົາຖາມຄໍາຖາມ "ດີ", ເຊັ່ນ "ພະລັງງານຂອງເອເລັກໂຕຣນິກນີ້ແມ່ນຫຍັງ?", ພວກເຮົາຈະໄດ້ຮັບຄໍາຕອບທີ່ແນ່ນອນ. ໃນປັດຈຸບັນ, ບໍ່ມີຄໍາຖາມ "ດີ" ທີ່ພວກເຮົາສາມາດຖາມກ່ຽວກັບເອເລັກໂຕຣນິກຂອງ Alice ທີ່ບໍ່ມີຄໍາຕອບທີ່ຂຶ້ນກັບເອເລັກໂຕຣນິກຂອງ Bob. (ພວກເຮົາບໍ່ໄດ້ເວົ້າກ່ຽວກັບຄໍາຖາມທີ່ໂງ່ຈ້າເຊັ່ນ: "ອີເລັກໂທຣນຂອງ Alice ມີ spin?" - ຄໍາຖາມທີ່ມີຄໍາຕອບດຽວເທົ່ານັ້ນ.) ດັ່ງນັ້ນ, ເພື່ອກໍານົດຕົວກໍານົດການຂອງຫນຶ່ງເຄິ່ງຫນຶ່ງຂອງລະບົບ entangled, ພວກເຮົາຈະຕ້ອງໃຊ້. ພາ​ສາ​ທີ່​ເປັນ​ໄປ​ໄດ້​. ຄວາມແນ່ນອນເກີດຂື້ນພຽງແຕ່ເມື່ອພວກເຮົາພິຈາລະນາການເຊື່ອມຕໍ່ລະຫວ່າງຄໍາຖາມທີ່ Alice ແລະ Bob ອາດຈະຖາມກ່ຽວກັບເອເລັກໂຕຣນິກຂອງພວກເຂົາ.

ພວກເຮົາໂດຍເຈດຕະນາໄດ້ເລີ່ມຕົ້ນດ້ວຍຫນຶ່ງໃນລະບົບກົນຈັກ quantum ທີ່ງ່າຍທີ່ສຸດທີ່ພວກເຮົາຮູ້: ລະບົບການສະປິນຂອງເອເລັກໂຕຣນິກສ່ວນບຸກຄົນ. ມີຄວາມຫວັງວ່າຄອມພິວເຕີ quantum ຈະຖືກສ້າງຂຶ້ນບົນພື້ນຖານຂອງລະບົບງ່າຍດາຍດັ່ງກ່າວ. ລະບົບ spin ຂອງເອເລັກໂຕຣນິກສ່ວນບຸກຄົນຫຼືລະບົບ quantum ທຽບເທົ່າອື່ນໆໃນປັດຈຸບັນເອີ້ນວ່າ qubits (ສັ້ນສໍາລັບ "quantum bits"), ເນັ້ນຫນັກໃສ່ບົດບາດຂອງເຂົາເຈົ້າໃນຄອມພິວເຕີ quantum, ຄ້າຍຄືກັນກັບບົດບາດຂອງ bits ທົ່ວໄປໃນຄອມພິວເຕີດິຈິຕອນ.

ຕອນນີ້ໃຫ້ພວກເຮົາຈິນຕະນາການວ່າພວກເຮົາໄດ້ທົດແທນແຕ່ລະເອເລັກໂຕຣນິກດ້ວຍລະບົບ quantum ທີ່ສັບສົນຫຼາຍ, ບໍ່ພຽງແຕ່ສອງລັດ quantum. ສໍາລັບຕົວຢ່າງ, ພວກເຂົາເຈົ້າໃຫ້ Alice ແລະ Bob bars ຂອງ magnesium ບໍລິສຸດ. ກ່ອນທີ່ Alice ແລະ Bob ໄປທາງແຍກກັນ, ແຖບຂອງພວກເຂົາສາມາດໂຕ້ຕອບໄດ້, ແລະພວກເຮົາຕົກລົງເຫັນດີວ່າການເຮັດດັ່ງນັ້ນພວກເຂົາໄດ້ຮັບສະຖານະ quantum ທົ່ວໄປທີ່ແນ່ນອນ. ທັນທີທີ່ Alice ແລະ Bob ແຍກກັນ, ແຖບ magnesium ຂອງພວກເຂົາຢຸດເຊົາການພົວພັນກັບກັນ. ເຊັ່ນດຽວກັນກັບໃນກໍລະນີຂອງເອເລັກໂຕຣນິກ, ແຕ່ລະແຖບແມ່ນຢູ່ໃນສະຖານະ quantum indeterminate, ເຖິງແມ່ນວ່າຮ່ວມກັນ, ດັ່ງທີ່ພວກເຮົາເຊື່ອວ່າ, ພວກເຂົາເຈົ້າປະກອບເປັນລັດທີ່ກໍານົດໄວ້ດີ. (ໃນການສົນທະນານີ້, ພວກເຮົາສົມມຸດວ່າ Alice ແລະ Bob ສາມາດຍ້າຍແຖບ magnesium ຂອງເຂົາເຈົ້າໂດຍບໍ່ມີການລົບກວນສະຖານະພາຍໃນຂອງເຂົາເຈົ້າໃນທາງໃດກໍ່ຕາມ, ຄືກັນກັບທີ່ພວກເຮົາເຄີຍສົມມຸດວ່າ Alice ແລະ Bob ສາມາດແຍກ electrons entangled ຂອງເຂົາເຈົ້າໂດຍບໍ່ມີການປ່ຽນ spin ຂອງເຂົາເຈົ້າ.) ແຕ່ມີ. ຄວາມແຕກຕ່າງລະຫວ່າງການທົດລອງຄວາມຄິດນີ້ແລະການທົດລອງເອເລັກໂຕຣນິກແມ່ນວ່າຄວາມບໍ່ແນ່ນອນໃນສະຖານະ quantum ຂອງແຕ່ລະແຖບແມ່ນໃຫຍ່ຫຼວງ. ແຖບດັ່ງກ່າວອາດຈະໄດ້ຮັບສະຖານະ quantum ຫຼາຍກວ່າຈໍານວນປະລໍາມະນູໃນຈັກກະວານ. ນີ້ແມ່ນບ່ອນທີ່ thermodynamics ເຂົ້າມາຫຼິ້ນ. ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ລະບົບທີ່ຜິດປົກກະຕິຫຼາຍອາດຈະມີລັກສະນະ macroscopic ທີ່ຖືກກໍານົດໄວ້ດີ. ລັກສະນະດັ່ງກ່າວແມ່ນ, ສໍາລັບຕົວຢ່າງ, ອຸນຫະພູມ. ອຸນຫະພູມເປັນການວັດແທກຄວາມເປັນໄປໄດ້ຂອງພາກສ່ວນໃດນຶ່ງຂອງລະບົບທີ່ຈະມີພະລັງງານສະເລ່ຍທີ່ແນ່ນອນ, ໂດຍອຸນຫະພູມທີ່ສູງຂຶ້ນກົງກັບຄວາມເປັນໄປໄດ້ຂອງການມີພະລັງງານຫຼາຍກວ່າເກົ່າ. ຕົວກໍານົດການ thermodynamic ອີກອັນຫນຶ່ງແມ່ນ entropy, ເຊິ່ງເປັນສິ່ງຈໍາເປັນເທົ່າກັບ logarithm ຂອງຈໍານວນລັດທີ່ລະບົບສາມາດສົມມຸດໄດ້. ຄຸນລັກສະນະທາງອຸນຫະພູມອື່ນທີ່ມີຄວາມສໍາຄັນສໍາລັບແຖບຂອງ magnesium ແມ່ນການສະກົດຈິດສຸດທິຂອງມັນ, ເຊິ່ງເປັນສິ່ງຈໍາເປັນຕົວກໍານົດການທີ່ສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າມີອິເລັກຕອນ spin-up ຢູ່ໃນແຖບຫຼາຍກ່ວາເອເລັກໂຕຣນິກ spin-down.

ພວກເຮົາໄດ້ນໍາເອົາ thermodynamics ເຂົ້າໄປໃນເລື່ອງຂອງພວກເຮົາເປັນວິທີທີ່ຈະອະທິບາຍລະບົບທີ່ລັດ quantum ບໍ່ຮູ້ຊັດເຈນເນື່ອງຈາກການພົວພັນກັບລະບົບອື່ນໆ. Thermodynamics ເປັນເຄື່ອງມືທີ່ມີປະສິດທິພາບໃນການວິເຄາະລະບົບດັ່ງກ່າວ, ແຕ່ຜູ້ສ້າງຂອງມັນບໍ່ໄດ້ຄິດເຖິງຄໍາຮ້ອງສະຫມັກຂອງມັນໃນທາງນີ້. Sadi Carnot, James Joule, Rudolf Clausius ແມ່ນຕົວເລກຂອງການປະຕິວັດອຸດສາຫະກໍາໃນສະຕະວັດທີ XNUMX, ແລະພວກເຂົາມີຄວາມສົນໃຈໃນການປະຕິບັດທີ່ສຸດຂອງຄໍາຖາມທັງຫມົດ: ເຄື່ອງຈັກເຮັດວຽກແນວໃດ? ຄວາມກົດດັນ, ປະລິມານ, ອຸນຫະພູມແລະຄວາມຮ້ອນແມ່ນເນື້ອຫນັງແລະເລືອດຂອງເຄື່ອງຈັກ. Carnot ສ້າງຕັ້ງຂຶ້ນວ່າພະລັງງານໃນຮູບແບບຂອງຄວາມຮ້ອນບໍ່ສາມາດຖືກປ່ຽນຢ່າງສົມບູນເປັນວຽກງານທີ່ເປັນປະໂຫຍດເຊັ່ນການຍົກ. ພະລັງງານບາງຢ່າງຈະເສຍໄປສະເໝີ. Clausius ໄດ້ປະກອບສ່ວນທີ່ສໍາຄັນໃນການສ້າງແນວຄວາມຄິດຂອງ entropy ເປັນເຄື່ອງມືທົ່ວໄປສໍາລັບການກໍານົດການສູນເສຍພະລັງງານໃນລະຫວ່າງຂະບວນການໃດໆທີ່ກ່ຽວຂ້ອງກັບຄວາມຮ້ອນ. ຜົນສໍາເລັດຕົ້ນຕໍຂອງລາວແມ່ນການຮັບຮູ້ວ່າ entropy ບໍ່ເຄີຍຫຼຸດລົງ - ໃນເກືອບທຸກຂະບວນການມັນເພີ່ມຂຶ້ນ. ຂະບວນການທີ່ເພີ່ມຂຶ້ນຂອງ entropy ເອີ້ນວ່າ irreversible, ຊັດເຈນເພາະວ່າພວກເຂົາບໍ່ສາມາດຖືກຖອນຄືນໄດ້ໂດຍບໍ່ມີການຫຼຸດລົງຂອງ entropy. ຂັ້ນຕອນຕໍ່ໄປໃນການພັດທະນາກົນໄກສະຖິຕິໄດ້ຖືກປະຕິບັດໂດຍ Clausius, Maxwell ແລະ Ludwig Boltzmann (ໃນບັນດາຄົນອື່ນຈໍານວນຫຼາຍ) - ພວກເຂົາເຈົ້າໄດ້ສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າ entropy ແມ່ນການວັດແທກຄວາມບໍ່ເປັນລະບຽບ. ໂດຍປົກກະຕິແລ້ວ, ຍິ່ງເຈົ້າປະຕິບັດສິ່ງໃດສິ່ງໜຶ່ງ, ເຈົ້າຈະສ້າງຄວາມບໍ່ເປັນລະບຽບຫຼາຍຂຶ້ນ. ແລະເຖິງແມ່ນວ່າທ່ານຈະອອກແບບຂະບວນການທີ່ມີເປົ້າຫມາຍທີ່ຈະຟື້ນຟູຄວາມເປັນລະບຽບຮຽບຮ້ອຍ, ມັນແນ່ນອນວ່າມັນຈະສ້າງ entropy ຫຼາຍກ່ວາຈະຖືກທໍາລາຍ - ຕົວຢ່າງ, ໂດຍການປ່ອຍຄວາມຮ້ອນ. ເຄນທີ່ວາງສາຍເຫຼັກເປັນລະບຽບທີ່ສົມບູນສ້າງເປັນລະບຽບໃນການຈັດວາງຂອງລໍາ, ແຕ່ໃນລະຫວ່າງການປະຕິບັດງານຂອງມັນ, ມັນສ້າງຄວາມຮ້ອນຫຼາຍທີ່ entropy ໂດຍລວມຍັງເພີ່ມຂຶ້ນ.

ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ຄວາມແຕກຕ່າງລະຫວ່າງທັດສະນະຂອງ thermodynamics ຂອງນັກຟິສິກສະຕະວັດທີ XNUMX ແລະທັດສະນະທີ່ກ່ຽວຂ້ອງກັບ quantum entanglement ແມ່ນບໍ່ຍິ່ງໃຫຍ່ເທົ່າທີ່ມັນເບິ່ງຄືວ່າ. ທຸກໆຄັ້ງທີ່ລະບົບພົວພັນກັບຕົວແທນພາຍນອກ, ສະຖານະ quantum ຂອງມັນຈະຕິດຢູ່ກັບສະຖານະ quantum ຂອງຕົວແທນ. ໂດຍປົກກະຕິ, ການຕິດຂັດນີ້ນໍາໄປສູ່ການເພີ່ມຂື້ນຂອງຄວາມບໍ່ແນ່ນອນຂອງສະຖານະ quantum ຂອງລະບົບ, ເວົ້າອີກຢ່າງຫນຶ່ງ, ການເພີ່ມຂື້ນຂອງຈໍານວນລັດ quantum ທີ່ລະບົບສາມາດເປັນ. ເປັນຜົນມາຈາກການໂຕ້ຕອບກັບລະບົບອື່ນໆ, entropy, ກໍານົດໃນຂໍ້ກໍານົດຂອງຈໍານວນຂອງລັດ quantum ທີ່ມີຢູ່ໃນລະບົບ, ປົກກະຕິແລ້ວເພີ່ມຂຶ້ນ.

ໂດຍທົ່ວໄປ, ກົນຈັກ quantum ສະຫນອງວິທີການໃຫມ່ເພື່ອລັກສະນະຂອງລະບົບທາງດ້ານຮ່າງກາຍທີ່ບາງພາລາມິເຕີ (ເຊັ່ນ: ຕໍາແຫນ່ງໃນອາວະກາດ) ກາຍເປັນຄວາມບໍ່ແນ່ນອນ, ແຕ່ສິ່ງອື່ນໆ (ເຊັ່ນ: ພະລັງງານ) ມັກຈະມີຄວາມແນ່ນອນ. ໃນ​ກໍ​ລະ​ນີ​ຂອງ quantum entanglement​, ສອງ​ພາກ​ສ່ວນ​ແຍກ​ຕ່າງ​ຫາກ​ໂດຍ​ພື້ນ​ຖານ​ຂອງ​ລະ​ບົບ​ມີ​ລັດ quantum ທີ່​ຮູ້​ຈັກ​ທົ່ວ​ໄປ​, ແລະ​ແຕ່​ລະ​ພາກ​ສ່ວນ​ແຍກ​ຕ່າງ​ຫາກ​ມີ​ລັດ​ບໍ່​ແນ່​ນອນ​. ຕົວຢ່າງມາດຕະຖານຂອງ entanglement ແມ່ນຄູ່ຂອງສະປິນຢູ່ໃນລັດ singlet, ໃນທີ່ມັນເປັນໄປບໍ່ໄດ້ທີ່ຈະບອກວ່າ spin ແມ່ນຂຶ້ນແລະອັນໃດລົງ. ຄວາມບໍ່ແນ່ນອນຂອງສະຖານະ quantum ໃນລະບົບຂະຫນາດໃຫຍ່ຮຽກຮ້ອງໃຫ້ມີວິທີການ thermodynamic ທີ່ຕົວກໍານົດການ macroscopic ເຊັ່ນອຸນຫະພູມແລະ entropy ເປັນທີ່ຮູ້ຈັກກັບຄວາມຖືກຕ້ອງທີ່ຍິ່ງໃຫຍ່, ເຖິງແມ່ນວ່າລະບົບມີລັດ quantum ກ້ອງຈຸລະທັດທີ່ເປັນໄປໄດ້ຫຼາຍ.

ໂດຍໄດ້ສໍາເລັດການເດີນທາງສັ້ນໆຂອງພວກເຮົາເຂົ້າໄປໃນພາກສະຫນາມຂອງກົນໄກການ quantum, entanglement ແລະ thermodynamics, ໃຫ້ພວກເຮົາພະຍາຍາມເຂົ້າໃຈວິທີການທັງຫມົດນີ້ນໍາໄປສູ່ຄວາມເຂົ້າໃຈຄວາມຈິງທີ່ວ່າຂຸມດໍາມີອຸນຫະພູມ. ຂັ້ນຕອນທໍາອິດໄປສູ່ການນີ້ໂດຍ Bill Unruh - ລາວໄດ້ສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າຜູ້ສັງເກດການເລັ່ງໃນພື້ນທີ່ຮາບພຽງຈະມີອຸນຫະພູມເທົ່າກັບຄວາມເລັ່ງຂອງລາວແບ່ງອອກດ້ວຍ 2π. ກຸນແຈຂອງການຄິດໄລ່ຂອງ Unruh ແມ່ນວ່ານັກສັງເກດການທີ່ເຄື່ອນທີ່ດ້ວຍຄວາມເລັ່ງຄົງທີ່ໃນທິດທາງທີ່ແນ່ນອນສາມາດເຫັນໄດ້ພຽງແຕ່ເຄິ່ງຫນຶ່ງຂອງເວລາຫວ່າງເປົ່າ. ເຄິ່ງທີ່ສອງແມ່ນສໍາຄັນຢູ່ຫລັງຂອບຟ້າທີ່ຄ້າຍຄືກັບຂຸມດໍາ. ໃນຕອນທໍາອິດມັນເບິ່ງຄືວ່າເປັນໄປບໍ່ໄດ້: ຍານອະວະກາດແບບຮາບພຽງຈະເຮັດຕົວຄືກັບຂອບຟ້າຂອງຂຸມດໍາໄດ້ແນວໃດ? ເພື່ອເຂົ້າໃຈວິທີນີ້, ໃຫ້ໂທຫາຜູ້ສັງເກດການທີ່ຊື່ສັດຂອງພວກເຮົາ Alice, Bob ແລະ Bill ສໍາລັບການຊ່ວຍເຫຼືອ. ຕາມຄໍາຮ້ອງຂໍຂອງພວກເຮົາ, ພວກເຂົາແຖວ, ກັບ Alice ລະຫວ່າງ Bob ແລະ Bill, ແລະໄລຍະຫ່າງລະຫວ່າງຜູ້ສັງເກດການໃນແຕ່ລະຄູ່ແມ່ນແນ່ນອນ 6 ກິໂລແມັດ. ພວກ​ເຮົາ​ໄດ້​ຕົກ​ລົງ​ກັນ​ວ່າ​ໃນ​ເວ​ລາ​ສູນ Alice ຈະ​ກະ​ໂດດ​ເຂົ້າ​ໄປ​ໃນ​ບັ້ງ​ໄຟ​ແລະ​ບິນ​ໄປ​ຫາ Bill (ແລະ​ເພາະ​ສະ​ນັ້ນ​ຢູ່​ຫ່າງ​ຈາກ Bob​) ດ້ວຍ​ການ​ເລັ່ງ​ຄົງ​ທີ່​. ຈະລວດຂອງມັນດີຫຼາຍ, ສາມາດພັດທະນາຄວາມເລັ່ງໄດ້ເຖິງ 1,5 ຕື້ເທື່ອ ຫຼາຍກວ່າຄວາມເລັ່ງແຮງໂນ້ມຖ່ວງທີ່ວັດຖຸເຄື່ອນທີ່ໃກ້ກັບພື້ນຜິວໂລກ. ແນ່ນອນ, ມັນບໍ່ແມ່ນເລື່ອງງ່າຍສໍາລັບ Alice ທີ່ຈະທົນກັບການເລັ່ງດັ່ງກ່າວ, ແຕ່, ດັ່ງທີ່ພວກເຮົາຈະເຫັນ, ຕົວເລກເຫຼົ່ານີ້ຖືກເລືອກສໍາລັບຈຸດປະສົງ; ໃນຕອນທ້າຍຂອງມື້, ພວກເຮົາກໍາລັງສົນທະນາໂອກາດທີ່ມີທ່າແຮງ, ນັ້ນແມ່ນທັງຫມົດ. ໃນເວລານີ້, Alice ໂດດເຂົ້າໄປໃນບັ້ງໄຟຂອງນາງ, Bob ແລະ Bill ໂບກມືໄປຫານາງ. (ພວກເຮົາມີສິດທີ່ຈະໃຊ້ຄໍາວ່າ "ແນ່ນອນໃນເວລານີ້ ... ", ເພາະວ່າໃນຂະນະທີ່ Alice ຍັງບໍ່ທັນໄດ້ເລີ່ມການບິນຂອງນາງ, ນາງຢູ່ໃນກອບດຽວກັນກັບ Bob ແລະ Bill, ດັ່ງນັ້ນພວກເຂົາທັງຫມົດສາມາດ synchronize ໂມງຂອງພວກເຂົາ. .) Waving Alice, ແນ່ນອນ, ເຫັນ Bill ກັບນາງ: ແນວໃດກໍ່ຕາມ, ຢູ່ໃນບັ້ງໄຟ, ນາງຈະເຫັນລາວໄວກ່ວານີ້ອາດຈະເກີດຂຶ້ນຖ້າຫາກວ່ານາງໄດ້ຢູ່ບ່ອນທີ່ນາງຢູ່, ເພາະວ່າບັ້ງໄຟຂອງນາງກັບນາງແມ່ນບິນໄປຫາລາວຢ່າງແນ່ນອນ. ໃນທາງກົງກັນຂ້າມ, ນາງໄດ້ຍ້າຍອອກໄປຈາກ Bob, ດັ່ງນັ້ນພວກເຮົາສາມາດສົມມຸດວ່ານາງຈະເຫັນລາວໂບກມືໃຫ້ນາງຊ້າກວ່າທີ່ນາງຈະເຫັນຖ້ານາງຍັງຢູ່ໃນສະຖານທີ່ດຽວກັນ. ແຕ່​ຄວາມ​ຈິງ​ແມ່ນ​ຍິ່ງ​ແປກ​ໃຈ​ຫຼາຍ: ນາງ​ຈະ​ບໍ່​ໄດ້​ເຫັນ Bob ເລີຍ! ໃນຄໍາສັບຕ່າງໆອື່ນໆ, ໂຟຕອນທີ່ບິນຈາກມືໂບກມືຂອງ Bob ໄປ Alice ຈະບໍ່ຈັບນາງ, ເຖິງແມ່ນວ່ານາງຈະບໍ່ສາມາດບັນລຸຄວາມໄວຂອງແສງໄດ້. ຖ້າ Bob ໄດ້ເລີ່ມໂບກມື, ໃກ້ຊິດກັບ Alice ເລັກນ້ອຍ, ຫຼັງຈາກນັ້ນ, ໂຟຕອນທີ່ບິນຫນີຈາກລາວໃນເວລາທີ່ນາງອອກໄປຈະເອົາຊະນະນາງ, ແລະຖ້າລາວຢູ່ໄກກວ່ານີ້, ພວກເຂົາຈະບໍ່ຜ່ານນາງ. ມັນຢູ່ໃນຄວາມຫມາຍນີ້ທີ່ພວກເຮົາເວົ້າວ່າ Alice ພຽງແຕ່ເຫັນເຄິ່ງຫນຶ່ງຂອງ spacetime. ໃນປັດຈຸບັນໃນເວລາທີ່ Alice ເລີ່ມເຄື່ອນຍ້າຍ, Bob ແມ່ນເລັກນ້ອຍກວ່າຂອບເຂດທີ່ Alice ສັງເກດເຫັນ.

ໃນການສົນທະນາຂອງພວກເຮົາກ່ຽວກັບ quantum entanglement, ພວກເຮົາໄດ້ກາຍເປັນຄວາມຄຸ້ນເຄີຍກັບຄວາມຄິດທີ່ວ່າເຖິງແມ່ນວ່າລະບົບກົນຈັກ quantum ໂດຍລວມມີສະຖານະ quantum ທີ່ແນ່ນອນ, ບາງສ່ວນຂອງມັນອາດຈະບໍ່ມີມັນ. ໃນຄວາມເປັນຈິງ, ເມື່ອພວກເຮົາປຶກສາຫາລືກ່ຽວກັບລະບົບ quantum ທີ່ສັບສົນ, ບາງສ່ວນຂອງມັນສາມາດຖືກສະແດງໄດ້ດີທີ່ສຸດໃນແງ່ຂອງ thermodynamics: ມັນສາມາດຖືກກໍາຫນົດໃຫ້ອຸນຫະພູມທີ່ກໍານົດໄວ້ດີ, ເຖິງວ່າຈະມີສະຖານະການ quantum ທີ່ບໍ່ແນ່ນອນຂອງລະບົບທັງຫມົດ. ເລື່ອງສຸດທ້າຍຂອງພວກເຮົາທີ່ກ່ຽວຂ້ອງກັບ Alice, Bob ແລະ Bill ແມ່ນຄ້າຍຄືກັບສະຖານະການນີ້, ແຕ່ລະບົບ quantum ທີ່ພວກເຮົາເວົ້າກ່ຽວກັບນີ້ແມ່ນເວລາຫວ່າງເປົ່າ, ແລະ Alice ເຫັນພຽງແຕ່ເຄິ່ງຫນຶ່ງຂອງມັນ. ໃຫ້ຈອງໄວ້ວ່າເວລາອາວະກາດໂດຍລວມແມ່ນຢູ່ໃນສະພາບພື້ນດິນຂອງມັນ, ຊຶ່ງຫມາຍຄວາມວ່າບໍ່ມີອະນຸພາກຢູ່ໃນມັນ (ແນ່ນອນ, ບໍ່ນັບ Alice, Bob, Bill ແລະລູກ). ແຕ່ສ່ວນຂອງເວລາອາວະກາດທີ່ Alice ເຫັນຈະບໍ່ຢູ່ໃນສະພາບພື້ນດິນ, ແຕ່ຢູ່ໃນສະພາບທີ່ຕິດກັບສ່ວນຂອງມັນທີ່ນາງບໍ່ເຫັນ. ເວລາອະວະກາດຮັບຮູ້ໄດ້ໂດຍ Alice ແມ່ນຢູ່ໃນສະຖານະ quantum ທີ່ສັບສົນ, ບໍ່ໄດ້ກໍານົດໂດຍອຸນຫະພູມທີ່ຈໍາກັດ. ການຄິດໄລ່ຂອງ Unruh ຊີ້ໃຫ້ເຫັນວ່າອຸນຫະພູມນີ້ແມ່ນປະມານ 60 nanokelvins. ໃນສັ້ນ, ເມື່ອ Alice ເລັ່ງ, ນາງເບິ່ງຄືວ່າຈະ immersed ໃນອາບນ້ໍາອຸ່ນຂອງຮັງສີທີ່ມີອຸນຫະພູມເທົ່າທຽມກັນ (ໃນຫນ່ວຍທີ່ເຫມາະສົມ) ກັບການເລັ່ງແບ່ງອອກໂດຍ.

ເຂົ້າ. 7.1. Alice ເຄື່ອນທີ່ດ້ວຍການເລັ່ງຈາກການພັກຜ່ອນ, ໃນຂະນະທີ່ Bob ແລະ Bill ຍັງຄົງບໍ່ເຄື່ອນໄຫວ. ການເລັ່ງຂອງ Alice ແມ່ນພຽງແຕ່ວ່ານາງຈະບໍ່ເຄີຍເຫັນ photons ທີ່ Bob ສົ່ງທາງຂອງນາງຢູ່ທີ່ t = 0. ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ນາງໄດ້ຮັບ photons ທີ່ Bill ສົ່ງໃຫ້ນາງຢູ່ທີ່ t = 0. ຜົນໄດ້ຮັບແມ່ນວ່າ Alice ສາມາດສັງເກດເຫັນພຽງແຕ່ເຄິ່ງຫນຶ່ງຂອງ spacetime.

ສິ່ງທີ່ແປກປະຫຼາດກ່ຽວກັບການຄິດໄລ່ຂອງ Unruh ແມ່ນວ່າເຖິງແມ່ນວ່າພວກເຂົາອ້າງເຖິງຕັ້ງແຕ່ຕົ້ນຈົນຈົບເຖິງພື້ນທີ່ຫວ່າງເປົ່າ, ແຕ່ພວກເຂົາຂັດກັບຄໍາເວົ້າທີ່ມີຊື່ສຽງຂອງ King Lear, "ອອກຈາກບໍ່ມີຫຍັງ." ພື້ນທີ່ຫວ່າງເປົ່າຈະຊັບຊ້ອນໄດ້ແນວໃດ? ອະນຸພາກສາມາດມາຈາກໃສ? ຄວາມຈິງແລ້ວແມ່ນວ່າອີງຕາມທິດສະດີ quantum, ພື້ນທີ່ຫວ່າງບໍ່ຫວ່າງເປົ່າ. ໃນມັນ, ທີ່ນີ້ແລະບ່ອນນັ້ນ, ຄວາມຕື່ນເຕັ້ນທີ່ມີຊີວິດສັ້ນຢ່າງຕໍ່ເນື່ອງຈະປາກົດແລະຫາຍໄປ, ເອີ້ນວ່າອະນຸພາກ virtual, ພະລັງງານທີ່ສາມາດມີທັງທາງບວກແລະທາງລົບ. ນັກສັງເກດການຈາກອານາຄົດອັນໄກ—ໃຫ້ໂທຫານາງ Carol—ຜູ້ທີ່ສາມາດເຫັນພື້ນທີ່ເປົ່າຫວ່າງເກືອບທັງໝົດສາມາດຢືນຢັນໄດ້ວ່າບໍ່ມີອະນຸພາກທີ່ມີອາຍຸຍືນຢູ່ໃນນັ້ນ. ຍິ່ງໄປກວ່ານັ້ນ, ການປະກົດຕົວຂອງອະນຸພາກທີ່ມີພະລັງງານໃນທາງບວກຢູ່ໃນພາກສ່ວນທີ່ໃຊ້ເວລາໃນອາວະກາດທີ່ Alice ສາມາດສັງເກດເຫັນໄດ້, ເນື່ອງຈາກ quantum entanglement, ແມ່ນກ່ຽວຂ້ອງກັບຄວາມຕື່ນເຕັ້ນຂອງສັນຍານເທົ່າທຽມກັນແລະກົງກັນຂ້າມຂອງພະລັງງານໃນສ່ວນຂອງທີ່ໃຊ້ເວລາ space-time unobservable ສໍາລັບ Alice. ຄວາມຈິງທັງໝົດກ່ຽວກັບເວລາຫວ່າງເປົ່າທັງໝົດແມ່ນໄດ້ຖືກເປີດເຜີຍໃຫ້ Carol, ແລະຄວາມຈິງນັ້ນແມ່ນວ່າບໍ່ມີອະນຸພາກຢູ່ບ່ອນນັ້ນ. ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ປະສົບການຂອງ Alice ບອກນາງວ່າ particles ຢູ່ທີ່ນັ້ນ!

ແຕ່ຫຼັງຈາກນັ້ນມັນປາກົດວ່າອຸນຫະພູມທີ່ຄິດໄລ່ໂດຍ Unruh ເບິ່ງຄືວ່າເປັນນິຍາຍ - ມັນບໍ່ແມ່ນຊັບສິນຂອງພື້ນທີ່ຮາບພຽງຫຼາຍ, ແຕ່ແທນທີ່ຈະເປັນຊັບສິນຂອງຜູ້ສັງເກດການທີ່ປະສົບກັບຄວາມເລັ່ງຄົງທີ່ໃນພື້ນທີ່ຮາບພຽງ. ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ແຮງໂນ້ມຖ່ວງຕົວມັນເອງແມ່ນຜົນບັງຄັບໃຊ້ "ສົມມຸດຕິຖານ" ດຽວກັນໃນຄວາມຫມາຍວ່າ "ການເລັ່ງ" ທີ່ມັນເຮັດໃຫ້ເກີດບໍ່ມີຫຍັງນອກເຫນືອການເຄື່ອນໄຫວຕາມ geodesic ໃນ metric ໂຄ້ງ. ດັ່ງທີ່ພວກເຮົາໄດ້ອະທິບາຍໃນບົດທີ 2, ຫຼັກການຂອງ Einstein ຂອງຄວາມເທົ່າທຽມກ່າວວ່າການເລັ່ງແລະແຮງໂນ້ມຖ່ວງແມ່ນມີຄວາມທຽບເທົ່າທີ່ຈໍາເປັນ. ຈາກຈຸດນີ້, ບໍ່ມີຫຍັງທີ່ຫນ້າຕົກໃຈໂດຍສະເພາະກ່ຽວກັບຂອບເຂດຂອງຂຸມດໍາທີ່ມີອຸນຫະພູມເທົ່າກັບ Unruh ການຄິດໄລ່ອຸນຫະພູມຂອງຜູ້ສັງເກດການເລັ່ງ. ແຕ່, ພວກເຮົາອາດຈະຖາມວ່າ, ພວກເຮົາຄວນໃຊ້ຄ່າເລັ່ງເພື່ອກໍານົດອຸນຫະພູມ? ໂດຍການຍ້າຍອອກໄປໄກຈາກຂຸມດໍາ, ພວກເຮົາສາມາດເຮັດໃຫ້ແຮງໂນ້ມຖ່ວງຂອງມັນອ່ອນລົງຕາມທີ່ເຮົາມັກ. ນີ້ຫມາຍຄວາມວ່າເພື່ອກໍານົດອຸນຫະພູມທີ່ມີປະສິດທິພາບຂອງຂຸມດໍາທີ່ພວກເຮົາວັດແທກ, ພວກເຮົາຈໍາເປັນຕ້ອງໃຊ້ຄ່າເລັ່ງຂະຫນາດນ້ອຍທີ່ສອດຄ້ອງກັນບໍ? ຄໍາຖາມນີ້ກາຍເປັນສິ່ງທີ່ບໍ່ດີ, ເພາະວ່າ, ດັ່ງທີ່ພວກເຮົາເຊື່ອ, ອຸນຫະພູມຂອງວັດຖຸບໍ່ສາມາດຫຼຸດລົງໂດຍຕົນເອງ. ມັນສົມມຸດວ່າມັນມີມູນຄ່າຈໍາກັດຄົງທີ່ທີ່ສາມາດວັດແທກໄດ້ເຖິງແມ່ນວ່າຜູ້ສັງເກດການຫ່າງໄກຫຼາຍ.

ແຫຼ່ງຂໍ້ມູນ: www.habr.com