{"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\/no\/blog\/news\/termodinamika-chernyh-dyr","title":{"rendered":"Termodynamikk av svarte hull","gt_translate_keys":[{"key":"rendered","format":"text"}]},"content":{"rendered":"

\"Termodynamikk<\/a><\/noindex>
\nGratulerer med romfartens dag! Vi har sendt det til trykkeriet \u00abDen lille boken om svarte hull\u00bb<\/a><\/noindex>. I disse dager viser astrofysikere verden hvordan svarte hull ser ut. Tilfeldighet? Det tror vi ikke \ud83d\ude09 S\u00e5 hold \u00f8ye med det, snart kommer det en fantastisk bok skrevet av Steven Gabser og Frans Pretorius, oversatt av den fremragende astrofysikeren aka Astroded Kirill Maslennikov, vitenskapelig redigert av den legendariske Vladimir Surdin, og utgivelsen er st\u00f8ttet av fondet Trajektoria.<\/p>\n

Utdrag fra \u00abTermodynamikk av svarte hull\u00bb under katte.
\n<\/a><\/noindex>
\nFrem til n\u00e5 har vi betraktet sorte hull som astrofysiske objekter som dannes ved supernovaeksplosjoner eller som ligger i sentrum av galakser. Vi observerer dem indirekte ved \u00e5 m\u00e5le akselerasjonen til stjerner som er n\u00e6rt dem. Den ber\u00f8mte registreringen av gravitasjonsb\u00f8lger med LIGO 14. september 2015, var et eksempel p\u00e5 mer direkte observasjoner av kolliderende sorte hull. De matematiske verkt\u00f8yene vi bruker for \u00e5 oppn\u00e5 en bedre forst\u00e5else av naturen til sorte hull er: differensialgeometri, Einsteins ligninger og kraftige analytiske og numeriske metoder som brukes for \u00e5 l\u00f8se Einsteins ligninger og beskrive geometrien til rom-tid som sorte hull skaper. Og s\u00e5 snart vi kan gi en fullstendig kvantitativ beskrivelse av rom-tiden som dannes av et sort hull, kan emnet sorte hull anses som avsluttet fra et astrofysisk perspektiv. I et bredere teoretisk perspektiv er det fortsatt mange muligheter for forskning. M\u00e5let med dette kapittelet er \u00e5 fortelle om noen teoretiske fremskritt innen moderne fysikk av sorte hull, der ideer fra termodynamikk og kvanteteori kombineres med generell relativitetsteori, og skaper uventede nye konsepter. Hovedideen er at sorte hull ikke bare er geometriske objekter. De har en temperatur, de har enorm entropi, og de kan demonstrere manifestasjoner av kvantemekanisk sammenfiltring. V\u00e5re betraktninger om de termodynamiske og kvanteaspektene ved fysikken til sorte hull vil v\u00e6re mer fragmenterte og overflatiske enn analysen av rendyrkede geometriske egenskaper ved rom-tid i de foreg\u00e5ende kapitlene. Men b\u00e5de disse og spesielt kvanteaspektene utgj\u00f8r en vesentlig og livsviktig del av de teoretiske forskningen p\u00e5 sorte hull, og vi skal gj\u00f8re v\u00e5rt beste for \u00e5 formidle, om ikke de kompliserte detaljene, s\u00e5 i det minste \u00e5nden av disse arbeidene.<\/p>\n

I den klassiske generelle relativitetsteorien \u2014 n\u00e5r det gjelder den differensiale geometrien av l\u00f8sninger til Einstein-likningene \u2014 er svarte hull virkelig svarte i den forstand at ingenting kan slippe ut derfra. Stephen Hawking viste at denne situasjonen endres fullstendig n\u00e5r vi tar hensyn til kvanteeffekter: svarte hull, viser det seg, sender ut str\u00e5ling med en bestemt temperatur, kjent som Hawking-temperaturen. For svarte hull av astrofysiske st\u00f8rrelser (det vil si fra svarte hull av stellar masse til supermassive) er Hawking-temperaturen ubetydelig lav sammenlignet med temperaturen p\u00e5 det kosmiske mikrob\u00f8lgebakgrunnsstr\u00e5lingen \u2014 str\u00e5lingen som fyller hele universet, som for \u00f8vrig ogs\u00e5 kan betraktes som en variant av Hawking-str\u00e5ling. Beregningene som Hawking utf\u00f8rte for \u00e5 bestemme temperaturen p\u00e5 svarte hull, er en del av et mer omfattende forskningsprogram innen et felt kalt termodynamikk for svarte hull. En annen stor del av dette programmet er studiet av entropien til svarte hull, som karakteriserer mengden informasjon som g\u00e5r tapt inne i et svart hull. Vanlige objekter (som en kopp vann, en blokk ren magnesium eller en stjerne) har ogs\u00e5 entropi, og ett av de sentrale kravene i termodynamikken for svarte hull er at et svart hull av en gitt st\u00f8rrelse har h\u00f8yere entropi enn noen annen form for materie som kan plasseres i et omr\u00e5de av samme st\u00f8rrelse, men uten at det dannes et svart hull.<\/p>\n

Men f\u00f8r vi dykker dybt ned i problemerne med Hawking-str\u00e5ling og entropi i sorte huller, lad os tage et hurtigt kig p\u00e5 omr\u00e5derne for kvantemekanik, termodynamik og sammenfiltring. Kvantemekanik blev prim\u00e6rt udviklet i 1920'erne, og dens hovedm\u00e5l var at beskrive meget sm\u00e5 partikler af stof, s\u00e5som atomer. Udviklingen af kvantemekanik f\u00f8rte til en udvanding af grundl\u00e6ggende begreber i fysikken, s\u00e5som den pr\u00e6cise position af en individuel partikel: det viste sig for eksempel, at positionen af en elektron, n\u00e5r den bev\u00e6ger sig omkring atomkernen, ikke kan bestemmes pr\u00e6cist. I stedet blev elektroner tilskrevet s\u00e5kaldte baner, hvor deres faktiske positioner kun kan bestemmes i probabilistisk forstand. For vores form\u00e5l er det dog vigtigt ikke at springe for hurtigt til denne - probabilistiske - side af sagen. Lad os tage et simpelt eksempel: hydrogenatom. Det kan befinde sig i en bestemt kvantetilstand. Den simpleste tilstand for hydrogenatomet, kaldet grundtilstanden, er en tilstand med den laveste energi, og denne energi er n\u00f8jagtigt kendt. Mere generelt tillader kvantemekanik os (i princippet) at vide tilstanden for ethvert kvantesystem med absolut n\u00f8jagtighed.<\/p>\n

Sandsynligheder tr\u00e6der ind i billedet, n\u00e5r vi stiller bestemte typer sp\u00f8rgsm\u00e5l om et kvantemekanisk system. For eksempel, hvis det er bestemt kendt, at hydrogenatomet er i grundtilstand, kan vi sp\u00f8rge: \"Hvor er elektronen?\" og if\u00f8lge kvantemekanikken f\u00e5r vi kun en slags sandsynlighedsvurdering til dette sp\u00f8rgsm\u00e5l, cirka noget som: \"sandsynligvis er elektronen p\u00e5 en afstand af op til en halv \u00e5ngstr\u00f6m fra hydrogenatomets kerne\" (\u00e9n \u00e5ngstr\u00f6m svarer til
\n) \"Termodynamikk meter). Men vi har muligheten, gjennom en viss fysisk prosess, til \u00e5 finne posisjonen til elektronet mye mer presist enn til \u00e9n \u00e5ngstr\u00f6m. Denne ganske vanlige prosessen i fysikken g\u00e5r ut p\u00e5 \u00e5 sende en foton med en veldig kort b\u00f8lgelengde mot elektronet (eller som fysikere sier, \u00e5 spre fotonen p\u00e5 elektronet) \u2014 etter dette kan vi rekonstruere posisjonen til elektronet p\u00e5 tidspunktet for spredningen med en presisjon som omtrent tilsvarer b\u00f8lgelengden til fotonen. Men denne prosessen vil endre elektronets tilstand, s\u00e5 etter dette vil det ikke lenger befinne seg i grunntilstanden til hydrogenatomet og vil ikke ha en n\u00f8yaktig bestemt energi. I stedet vil posisjonen v\u00e6re nesten n\u00f8yaktig definert i en periode (med en presisjon tilsvarende b\u00f8lgelengden til fotonen som ble brukt). En forel\u00f8pig vurdering av elektronets posisjon kan bare gj\u00f8res p\u00e5 en sannsynlighetsmessig m\u00e5te med en presisjon p\u00e5 omtrent \u00e9n \u00e5ngstr\u00f6m, men s\u00e5 snart vi har m\u00e5lt det, vet vi n\u00f8yaktig hva det var. Kort sagt, hvis vi p\u00e5 en eller annen m\u00e5te m\u00e5ler et kvantemekanisk system, s\u00e5 gir vi det, i det minste i alminnelig forstand, en tilstand med et bestemt verdi av den st\u00f8rrelsen vi m\u00e5ler.<\/p>\n

Kvantemekanikk er ikke bare anvendelig for sm\u00e5 systemer, men (som vi antar) ogs\u00e5 for alle systemer. Imidlertid blir kvantemekaniske regler raskt sv\u00e6rt komplekse for st\u00f8rre systemer. Et n\u00f8kkelbegrep er kvanteinnfiltring, hvor et enkelt eksempel kan v\u00e6re spin (rotasjon). Individuelle elektroner har spin, s\u00e5 i praksis kan et enkelt elektron ha spin som er rettet oppover eller nedover i forhold til en valgt romakse. Elektronens spin er en observert st\u00f8rrelse, fordi elektronet genererer et svakt magnetfelt, lignende feltet fra en magnetstang. Da betyr spin oppover at elektronets nordpol peker ned, og spin nedover betyr at nordpolen \"ser\" oppover. To elektroner kan plasseres i et sammenfiltret kvantetilstand, der det ene har spin oppover og det andre nedover, men man kan ikke si hvilken spin noe av elektronene har. I hovedsak er det i grunntilstanden til heliumatom at to elektroner er nettopp i en slik tilstand som kalles spin-singlet, ettersom den totale spinen til begge elektronene er null. Hvis vi deler disse to elektronene uten \u00e5 endre deres spinn, kan vi fortsatt hevde at de sammen er spin-singlet, men vi vil fortsatt ikke kunne si hva spinnet til noen av dem vil v\u00e6re individuelt. Hvis vi n\u00e5 m\u00e5ler en av deres spinn og fastsetter at den er oppover, s\u00e5 vil vi v\u00e6re helt sikre p\u00e5 at den andre er nedover. I denne situasjonen sier vi at spinnene er sammenfiltret \u2013 ingen av dem har et definert verdi alene, mens de sammen er i en bestemt kvantetilstand.<\/p>\n

Einstein var veldig bekymret for fenomenet sammenfiltring: det s\u00e5 ut til \u00e5 true de grunnleggende prinsippene i relativitetsteorien. La oss vurdere tilfellet med to elektroner i et spinn-singlet tilstand, n\u00e5r de er langt fra hverandre i rommet. For tydelighetens skyld, la oss si at den ene av dem heter Alice, og den andre heter Bob. Anta at Alice m\u00e5lte spinnet til elektronet sitt og oppdaget at det peker oppover, mens Bob ikke m\u00e5lte noe. S\u00e5 lenge Alice ikke utf\u00f8rte m\u00e5lingen sin, var det umulig \u00e5 si hva spinnet til elektronet hans var. Men s\u00e5 snart hun fullf\u00f8rte m\u00e5lingen, visste hun helt sikkert at spinnet til elektronet til Bob var rettet nedover (i retningen motsatt av spinnet til sitt eget elektron). Betyr dette at m\u00e5lingen hennes umiddelbart satte elektronet til Bob i en tilstand hvor spinnet hans peker nedover? Hvordan kunne dette ha skjedd, hvis elektronene er romlig separert? Einstein og hans kolleger Nathan Rosen og Boris Podolsky f\u00f8lte at historien om m\u00e5ling av sammenfiltrede systemer var s\u00e5 alvorlig at den truet selve eksistensen av kvantemekanikken. Den formulert av dem Einstein-Podolsky-Rosen-paradokset (EPR) bruker et tankeeksperiment likt det vi nettopp har beskrevet for \u00e5 konkludere: kvantemekanikken kan ikke v\u00e6re en fullstendig beskrivelse av virkeligheten. N\u00e5, basert p\u00e5 etterf\u00f8lgende teoretiske unders\u00f8kelser og mange m\u00e5linger, er det en allmenn mening at EPR-paradokset inneholder en feil, og at kvanteteorien er riktig. Kvantemekanisk sammenfiltring er reell: m\u00e5linger av sammenfiltrede systemer vil korrelere, selv om disse systemene er langt atskilt i rom-tid.<\/p>\n

Vi skal se tilbake p\u00e5 situasjonen der vi har plassert to elektroner i et spin-singlet-tilstand og gitt dem til Alice og Bob. Hva kan vi si om elektronene f\u00f8r m\u00e5lingene er utf\u00f8rt? At de sammen befinner seg i en bestemt kvantetilstand (spin-singlet). Spin til Alices elektron peker med lik sannsynlighet opp eller ned. N\u00e6rmere bestemt kan den kvantetilstanden for elektronet hennes med lik sannsynlighet v\u00e6re en (spin opp) eller en annen (spin ned). N\u00e5 f\u00e5r begrepet sannsynlighet en dypere betydning enn f\u00f8r. Tidligere har vi betraktet en bestemt kvantetilstand (grunntilstanden til hydrogenatom) og sett at det finnes noen \"ubehagelige\" sp\u00f8rsm\u00e5l, som for eksempel \"Hvor befinner elektronet seg?\" \u2014 sp\u00f8rsm\u00e5l der svarene kun eksisterer i probabilistisk forstand. Hvis vi stilte \"gode\" sp\u00f8rsm\u00e5l, som: \"Hva er energien til dette elektronet?\", ville vi f\u00e5tt bestemte svar. Men n\u00e5 finnes det ikke \"gode\" sp\u00f8rsm\u00e5l vi kan stille om Alices elektron, hvor svarene ikke avhenger av Bobs elektron. (Vi snakker ikke om dumme sp\u00f8rsm\u00e5l som \"Har Alices elektron overhodet spin?\" \u2014 sp\u00f8rsm\u00e5l som det kun er ett svar p\u00e5.) Dermed m\u00e5 vi bruke et probabilistisk spr\u00e5k for \u00e5 definere parameterne for den ene halvdelen av det sammenfiltrede systemet. Determinerthet oppst\u00e5r kun n\u00e5r vi betrakter forbindelsen mellom sp\u00f8rsm\u00e5lene som Alice og Bob kan stille om sine elektroner.<\/p>\n

Vi begynte med et av de enkleste kvantemekaniske systemene vi kjenner: systemet med spin av individuelle elektroner. Det er h\u00e5p om at slike enkle systemer vil danne grunnlaget for kvantedatamaskiner. Systemet med spin av individuelle elektroner, eller andre ekvivalente kvantesystemer, kalles n\u00e5 kubitter (forkortelse for \u201ekvantebiter\u201c), noe som understreker deres rolle i kvantedatamaskiner, p\u00e5 samme m\u00e5te som vanlige biter gj\u00f8r i digitale datamaskiner.<\/p>\n

La oss n\u00e5 anta at vi har byttet ut hver elektron med et mye mer komplekst kvantesystem med mange, ikke bare to, kvantetilstander. For eksempel, la oss gi Alice og Bob blokker av ren magnesium. F\u00f8r Alice og Bob g\u00e5r hvert til sitt, kan blokkene deres interagere, og vi blir enige om at de p\u00e5 dette tidspunktet oppn\u00e5r en bestemt felles kvantetilstand. S\u00e5 snart Alice og Bob g\u00e5r fra hverandre, slutter blokkene deres \u00e5 interagere. Akkurat som med elektronene, er hver blokk i en usikker kvantetilstand, selv om de sammen, som vi antar, danner en tilstand som er ganske bestemt. (I denne diskusjonen antar vi at Alice og Bob er i stand til \u00e5 flytte blokkene sine av magnesium uten \u00e5 forstyrre deres indre tilstand, akkurat slik vi tidligere antok at de kunne dele sine sammenflettede elektroner uten \u00e5 endre spinnene deres.) Men forskjellen mellom dette tankeksperimentet og eksperimentet med elektroner er at usikkerheten i kvantetilstanden til hver blokk er enorm. En blokk kan faktisk ha flere kvantetilstander enn antallet atomer i universet. Her kommer termodynamikken inn. Veldig usikkert definerte systemer kan likevel ha noen godt definerte makroskopiske egenskaper. En slik egenskap er for eksempel temperaturen. Temperaturen er et m\u00e5l p\u00e5 hvor sannsynlig det er at en hvilken som helst del av systemet har en bestemt gjennomsnittlig energi, der h\u00f8yere temperatur tilsvarer st\u00f8rre sannsynlighet for \u00e5 ha h\u00f8yere energi. En annen termodynamisk parameter er entropi, som i hovedsak er lik logaritmen av antallet tilstander systemet kan ha. En annen termodynamisk egenskap som ville v\u00e6re viktig for magnesiumblokken, er dens totale magnetisering, det vil si, i realiteten en parameter som viser hvor mye flere elektroner med spin opp det kan v\u00e6re i blokken enn med spin ned.<\/p>\n

Vi har involvert termodynamikk i v\u00e5r fortelling som en m\u00e5te \u00e5 beskrive systemer hvis kvantetilstander er n\u00f8yaktig ukjente p\u00e5 grunn av deres sammenfiltring med andre systemer. Termodynamikk er et kraftig verkt\u00f8y for analyse av slike systemer, men dens skapere hadde overhodet ikke forutsett denne bruken. Sadi Carnot, James Joule, Rudolf Clausius var akt\u00f8rer i den industrielle revolusjonen p\u00e5 1800-tallet, og de var interessert i det mest praktiske av alle sp\u00f8rsm\u00e5l: hvordan fungerer motorene? Trykk, volum, temperatur og varme er motorens kj\u00f8tt og blod. Carnot fastslo at energi i form av varme aldri kan bli fullt omdannet til nyttig arbeid som heving av belastninger. En del av energien vil alltid g\u00e5 tapt. Clausius bidro sterkt til \u00e5 utvikle ideen om entropi som et universelt verkt\u00f8y for \u00e5 bestemme energitap i enhver prosess relatert til varme. Hans viktigste prestasjon var innseelsen av at entropi aldri avtar - nesten i alle prosesser \u00f8ker den. Prosesser der entropien \u00f8ker, kalles irreversible - nettopp fordi de ikke kan g\u00e5 bakover uten \u00e5 redusere entropien. Det neste steget i utviklingen av statistisk mekanikk ble tatt av Clausius, Maxwell og Ludwig Boltzmann (blant mange andre) - de viste at entropi er et m\u00e5l p\u00e5 uorden. Vanligvis jo mer du handler med noe, jo mer uorden tilf\u00f8rer du. Og selv om du har utviklet en prosess som har som m\u00e5l \u00e5 skape orden, vil det i l\u00f8pet av den n\u00f8dvendigvis dannes mer entropi enn det som blir \u00f8delagt, - for eksempel ved varmeutslipp. En kran som legger st\u00e5lbjelker i perfekt orden, skaper orden i betydningen plasseringen av bjelkene, men i l\u00f8pet av arbeidet vil det frigj\u00f8re s\u00e5 mye varme at den totale entropien fortsatt \u00f8ker.<\/p>\n

Men forskjellen mellom perspektivet p\u00e5 termodynamikk fra fysikere p\u00e5 1800-tallet og perspektivet knyttet til kvantemessig sammenfiltring er ikke s\u00e5 stor som den kanskje synes. Hver gang et system interagerer med en ekstern agent, blir dets kvantetilstand sammenfiltret med agentens kvantetilstand. Vanligvis f\u00f8rer denne sammenfiltringen til en \u00f8kning i usikkerheten til det kvantemessige systemet, med andre ord til en \u00f8kning i antallet kvantetilstander systemet kan v\u00e6re i. Som et resultat av interaksjon med andre systemer, \u00f8ker entropien, definert i termen av antallet tilgjengelige kvantetilstander for systemet.<\/p>\n

Generelt gir kvantemekanikken en ny m\u00e5te \u00e5 karakterisere fysiske systemer p\u00e5, hvor noen parametere (for eksempel posisjon i rommet) blir usikre, mens andre (for eksempel energi) ofte er kjent med h\u00f8y presisjon. I tilfellet med kvantemessig sammenfiltring har to prinsipielt separate deler av systemet et kjent felles kvantetilstand, mens hver del for seg har en usikker tilstand. Et standard eksempel p\u00e5 sammenfiltring er et par spinn i singlet-tilstand, hvor det er umulig \u00e5 si hvilken spinn som er opp og hvilken som er ned. Usikkerheten i kvantetilstanden i et stort system krever en termodynamisk tiln\u00e6rming, hvor makroskopiske parametere, som temperatur og entropi, er kjent med stor presisjon, til tross for at systemet har mange mulige mikroskopiske kvantetilstander.<\/p>\n

Etter \u00e5 ha fullf\u00f8rt v\u00e5r korte introduksjon til kvantemekanikken, sammenfiltring og termodynamikk, la oss n\u00e5 pr\u00f8ve \u00e5 forst\u00e5 hvordan dette f\u00f8rer til innsikten om at svarte hull har en temperatur. Det f\u00f8rste steget i denne retningen ble gjort av Bill Unruh \u2014 han viste at en akselererende observat\u00f8r i et flatt rom vil ha en temperatur lik akselerasjonen delt p\u00e5 2\u03c0. N\u00f8kkelen i Unruhs beregninger er at en observat\u00f8r som beveger seg med konstant akselerasjon i en bestemt retning, bare kan se halvparten av det flate romtidsomr\u00e5det. Den andre halvdelen ligger i realiteten bak et perspektiv, lik det for en svart hulls horisont. F\u00f8rst virker dette umulig: hvordan kan flatt romtid oppf\u00f8re seg som en horisont for et svart hull? For \u00e5 forst\u00e5 hvordan dette er tilfelle, utf\u00f8rer vi en tanke\u00f8velse med v\u00e5re trofaste observat\u00f8rer Alice, Bob og Bill. P\u00e5 v\u00e5r foresp\u00f8rsel stiller de seg p\u00e5 en linje, der Alice befinner seg mellom Bob og Bill, og avstanden mellom observat\u00f8rene i hvert par er n\u00f8yaktig 6 kilometer. Vi har blitt enige om at ved null tidsmoment vil Alice hoppe inn i en rakett og fly mot Bill (og dermed bort fra Bob) med konstant akselerasjon. Raketten hennes er utmerket, i stand til \u00e5 oppn\u00e5 en akselerasjon 1,5 billioner ganger st\u00f8rre enn tyngdeakselerasjonen som objekter opplever n\u00e6r jordens overflate. Selvf\u00f8lgelig er det ikke lett for Alice \u00e5 t\u00e5le slik akselerasjon, men som vi snart skal se, er disse tallene valgt med en spesifikk hensikt; til syvende og sist snakker vi bare om potensielle muligheter, det er alt. N\u00f8yaktig i det \u00f8yeblikket Alice hopper inn i raketten sin, vinker Bob og Bill til henne. (Vi har rett til \u00e5 bruke uttrykket \"n\u00f8yaktig i det \u00f8yeblikket...\" fordi s\u00e5 lenge Alice enn\u00e5 ikke har startet flyvningen, er hun i det samme referansesystemet som Bob og Bill, slik at de alle kan synkronisere klokkene sine.) Bill, som vinker til henne, ser Alice, men mens hun er i raketten, vil hun se ham f\u00f8r det ville ha skjedd hvis hun hadde blitt der hun var, ettersom raketten hennes flyr direkte mot ham. Fra Bob derimot, fjerner hun seg, s\u00e5 vi kan rimelig anta at hun vil se ham vinke til henne noe senere enn hun ville ha gjort hvis hun hadde forblitt p\u00e5 det stedet. Men sannheten er enda mer overraskende: hun vil overhodet ikke se Bob! Med andre ord, fotonene som flyr fra den viftende Bob til Alice vil aldri n\u00e5 henne, selv om hun aldri vil kunne oppn\u00e5 lysets hastighet. Hvis Bob hadde begynt \u00e5 vinke mens han befant seg litt n\u00e6rmere Alice, s\u00e5 ville fotonene som fra ham n\u00e5r henne ved avgang, ha n\u00e5dd henne, men hvis han hadde v\u00e6rt litt lenger unna, ville de heller ikke n\u00e5dd henne. Det er i denne betydningen vi sier at Alice bare kan se halvparten av romtiden. P\u00e5 det tidspunktet Alice begynner \u00e5 bevege seg, er Bob litt lenger bak horisonten som Alice observerer.<\/p>\n

I v\u00e5r diskusjon om kvantemessig sammenfiltring har vi allerede blitt vant til ideen om at selv om et kvantemekanisk system som helhet har en definert kvantetilstand, kan noen av delene v\u00e6re uten en slik tilstand. Faktisk, n\u00e5r vi diskuterer et komplekst kvantsystem, kan en del av det best karakteriseres i rammen av termodynamikk: den kan tilskrives en klart definert temperatur, til tross for at hele systemet er i en h\u00f8yst usikker kvantetilstand. V\u00e5r siste historie med Alice, Bob og Bill ligner p\u00e5 denne situasjonen, men kvantsystemet vi snakker om her er tom romtid, og Alice ser bare halvparten av den. La oss presisere at romtiden som helhet er i sin grunnleggende tilstand, noe som betyr at det ikke finnes partikler i den (selvf\u00f8lgelig med unntak av Alice, Bob, Bill og raketten). Men den delen av romtiden som Alice ser, vil ikke v\u00e6re i grunnleggende tilstand, men i en tilstand sammenfiltret med den delen hun ikke ser. Den romtiden Alice oppfatter er i en kompleks usikker kvantetilstand, karakterisert ved en endelig temperatur. Beregningene til Unruh viser at denne temperaturen er omtrent 60 nanokelvin. Kort sagt, etter hvert som Alice akselererer, ser det ut til at hun dykker ned i et varmt str\u00e5lingsbad med temperatur lik (i de relevante enhetene) akselerasjonen delt p\u00e5 \"Termodynamikk
\n
\n\"Termodynamikk<\/p>\n

Fig. 7.1. Alice akselererer fra stillest\u00e5ende, mens Bob og Bill forblir i ro. Akselerasjonen til Alice er akkurat slik at hun aldri vil se fotonene som Bob sender mot henne p\u00e5 tidspunkt t = 0. Imidlertid mottar hun fotonene som Bill sendte henne p\u00e5 tidspunkt t = 0. Resultatet blir at Alice bare er i stand til \u00e5 observere \u00e9n halvdel av romtiden.<\/p>\n

Merke for beregningene av Unru er at selv om de fra begynnelse til slutt handler om tomrom, motsier de de velkjente ordene fra kong Lear: \u00abfra ingenting kommer ingenting\u00bb. Hvordan kan tomrom v\u00e6re s\u00e5 komplisert? Hvor kan partikler komme fra? Faktum er at i henhold til kvanteteori er ikke tomrommet tomt. Der oppst\u00e5r og forsvinner hele tiden kortlivede forstyrrelser, kalt virtuelle partikler, hvis energi kan v\u00e6re b\u00e5de positiv og negativ. En observat\u00f8r fra en fjern fremtid \u2013 la oss kalle henne Carol \u2013 som kan se nesten alt tomrom, kan bekrefte at det ikke finnes varig eksisterende partikler der. Samtidig er tilstedev\u00e6relsen av partikler med positiv energi i den delen av romtiden som Alice kan observere, takket v\u00e6re kvanteforvikling, knyttet til forstyrrelser med lik og motsatt energisignal i den delen av romtiden som er uobserverbar for Alice. Hele sannheten om tomrommet i romtid generelt er \u00e5penbart for Carol, og denne sannheten er at det ikke er partikler der. Imidlertid forteller Alices erfaring henne at det er partikler der!<\/p>\n

Men det viser seg at den beregnede Unruh-temperaturen knapt er mer enn en fiksjon \u2014 den er ikke s\u00e5 mye en egenskap ved det flate rommet i seg selv, men en egenskap ved observat\u00f8ren som opplever konstant akselerasjon i det flate rommet. Likeledes er gravitasjon en slik \u00abfiktiv\u00bb kraft i den forstand at \u00abakselerasjonen\u00bb for\u00e5rsaket av den ikke er annet enn bevegelse langs geodetisk i den krummede metrikken. Som vi allerede har forklart i kapittel 2, er Einsteins ekvivalentprinsipp at akselerasjon og gravitasjon i realiteten er ekvivalente. Fra dette perspektivet er det ikke noe spesielt sjokkerende i at horisonten til et svart hull har en temperatur som er lik den beregnede Unruh-temperaturen til den akselererende observat\u00f8ren. Men vi kan sp\u00f8rre, hvilken akselerasjon b\u00f8r vi bruke for \u00e5 bestemme temperaturen? Ved \u00e5 trekke seg langt unna det svarte hullet kan vi gj\u00f8re gravitasjonsdraget s\u00e5 svakt som vi vil. B\u00f8r vi konkludere med at for \u00e5 bestemme den effektive temperaturen til det svarte hullet som vi m\u00e5ler, b\u00f8r vi bruke et tilsvarende lite akselerasjonsverdi? Dette sp\u00f8rsm\u00e5let viser seg \u00e5 v\u00e6re ganske lurende, for s\u00e5 langt vi kan se, kan ikke temperaturen til et objekt tilfeldig reduseres. Det antas \u00e5 ha en viss fast, endelig verdi som selv en sv\u00e6rt fjern observat\u00f8r kan m\u00e5le.
\n
Kilde: 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\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\udd47 Termodynamikk for svarte hull | ProHoster","description":"","canonical_url":"https:\/\/prohoster.info\/no\/blog\/news\/termodinamika-chernyh-dyr","robots":"max-image-preview:large","keywords":"","webmasterTools":{"miscellaneous":""},"schema":null,"og:locale":"nn_NO","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\/no\/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\/no\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/31419","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/prohoster.info\/no\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/prohoster.info\/no\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/prohoster.info\/no\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/prohoster.info\/no\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=31419"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/prohoster.info\/no\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/31419\/revisions"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/prohoster.info\/no\/wp-json\/wp\/v2\/media\/23376"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/prohoster.info\/no\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=31419"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/prohoster.info\/no\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=31419"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/prohoster.info\/no\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=31419"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}