{"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\/ro\/blog\/news\/termodinamika-chernyh-dyr","title":{"rendered":"Termodinamica g\u0103urilor negre","gt_translate_keys":[{"key":"rendered","format":"text"}]},"content":{"rendered":"

\"Termodinamica<\/a><\/noindex>
\nLa mul\u021bi ani, cosmonau\u021bilor! Am trimis la tipografie \u201eCartea mic\u0103 despre gaurile negre\u201d<\/a><\/noindex>. Chiar \u00een aceste zile, astrofizicienii au ar\u0103tat lumii \u00eentregi cum arat\u0103 gaurile negre. Coinciden\u021b\u0103? Nu credem \ud83d\ude09 A\u0219adar, a\u0219tepta\u021bi, \u00een cur\u00e2nd va ap\u0103rea o carte uimitoare, scris\u0103 de Steven Gabser \u0219i Frans Pretorius, tradus\u0103 de minunatul astronom de la Pulkovo, cunoscut sub numele de Astronautul Kirill Maslennikov, iar editura \u0219tiin\u021bific\u0103 a fost realizat\u0103 de legendarul Vladimir Surdin, sprijinit\u0103 \u00een publicare de fondul Traiectoria.<\/p>\n

Fragmentul \u201eTermodinamica g\u0103urilor negre\u201d sub titlu.
\n<\/a><\/noindex>
\nP\u00e2n\u0103 acum, am considerat g\u0103urile negre ca fiind obiecte astrofizice care s-au format \u00een urma explozilor supernova sau care se afl\u0103 \u00een centrele galaxiilor. Le observ\u0103m indirect, m\u0103sur\u00e2nd accelera\u021biile stelelor apropiate. Celebra \u00eenregistrare a undelor gravita\u021bionale de c\u0103tre detectorul LIGO pe 14 septembrie 2015 a fost un exemplu de observa\u021bii mai directe ale coliziunii g\u0103urilor negre. Instrumentele matematice pe care le folosim pentru a ob\u021bine o mai bun\u0103 \u00een\u021belegere a naturii g\u0103urilor negre sunt: geometria diferen\u021bial\u0103, ecua\u021biile lui Einstein \u0219i metode analitice \u0219i numerice puternice utilizate pentru a rezolva ecua\u021biile lui Einstein \u0219i pentru a descrie geometria spa\u021biu-timpului generate de g\u0103urile negre. Iar odat\u0103 ce vom putea oferi o descriere cantitativ\u0103 complet\u0103 a spa\u021biu-timpului generat de o gaur\u0103 neagr\u0103, din punct de vedere astrofizic, subiectul g\u0103urilor negre va putea fi considerat \u00eencheiat. \u00centr-o perspectiv\u0103 teoretic\u0103 mai larg\u0103, r\u0103m\u00e2n \u00eenc\u0103 foarte multe posibilit\u0103\u021bi de explorat. Scopul acestui capitol este de a discuta despre unele realiz\u0103ri teoretice din fizica modern\u0103 a g\u0103urilor negre, \u00een care ideile din termodinamic\u0103 \u0219i teoria cuantic\u0103 se \u00eembin\u0103 cu teoria general\u0103 a relativit\u0103\u021bii, gener\u00e2nd concepte noi \u0219i nea\u0219teptate. Ideea de baz\u0103 este c\u0103 g\u0103urile negre nu sunt doar obiecte geometrice. Ele au temperatur\u0103, posed\u0103 o entropie uria\u0219\u0103 \u0219i pot demonstra manifest\u0103ri ale \u00eempleticerii cuantice. Considera\u021biile noastre asupra aspectelor termodinamice \u0219i cuantice ale fizicii g\u0103urilor negre vor fi mai fragmentate \u0219i superficiale dec\u00e2t analiza aspectelor pur geometrice ale spa\u021biu-timpului din g\u0103urile negre prezentat\u0103 \u00een capitolele anterioare. Dar \u0219i aceste, \u0219i \u00een special aspectele cuantice, sunt p\u0103r\u021bi esen\u021biale \u0219i vitale ale cercet\u0103rilor teoretice asupra g\u0103urilor negre, \u0219i ne vom str\u0103dui s\u0103 transpunem, dac\u0103 nu detalii complexe, cel pu\u021bin spiritul acestor lucr\u0103ri.<\/p>\n

\u00cen teoria general\u0103 a relativit\u0103\u021bii clasice \u2014 dac\u0103 discut\u0103m despre geometria diferen\u021bial\u0103 a solu\u021biilor ecua\u021biilor lui Einstein \u2014 gaurile negre sunt realmente negre \u00een sensul c\u0103 nimic nu poate sc\u0103pa din ele. Stephen Hawking a ar\u0103tat c\u0103 aceast\u0103 situa\u021bie se schimb\u0103 complet atunci c\u00e2nd lu\u0103m \u00een considerare efectele cuantice: se pare c\u0103 g\u0103urile negre emit radia\u021bie la o anumit\u0103 temperatur\u0103, cunoscut\u0103 sub numele de temperatura Hawking. Pentru g\u0103urile negre de dimensiuni astrofizice (adic\u0103 de la g\u0103uri negre de mase stelare p\u00e2n\u0103 la cele supermasive), temperatura Hawking este neglijabil de mic\u0103 \u00een compara\u021bie cu temperatura fondului cosmic de microunde \u2014 radia\u021bia care umple \u00eentregul Univers, care, de altfel, poate fi considerat\u0103 o variant\u0103 a radia\u021biei Hawking. Calculurile efectuate de Hawking pentru determinarea temperaturii g\u0103urilor negre fac parte dintr-o program\u0103 de cercet\u0103ri mai ampl\u0103 \u00een domeniul denumit termodinamica g\u0103urilor negre. O alt\u0103 parte semnificativ\u0103 a acestei programe o constituie studiul entropiei g\u0103urilor negre, care caracterizeaz\u0103 cantitatea de informa\u021bie care se pierde \u00een interiorul unei g\u0103uri negre. Obiectele obi\u0219nuite (precum o can\u0103 cu ap\u0103, un bloc de magneziu pur sau o stea) au \u0219i ele entropie, iar una dintre afirma\u021biile centrale ale termodinamicii g\u0103urilor negre este c\u0103 o gaur\u0103 neagr\u0103 de o anumit\u0103 dimensiune are o entropie mai mare dec\u00e2t orice alt\u0103 form\u0103 de materie care poate fi \u00eenchis\u0103 \u00eentr-o zon\u0103 de aceea\u0219i dimensiune, dar f\u0103r\u0103 a forma o gaur\u0103 neagr\u0103.<\/p>\n

Dar \u00eenainte de a ne ad\u00e2nci profund \u00een analiza problemelor legate de radia\u021bia Hawking \u0219i entropia g\u0103urilor negre, s\u0103 facem o scurt\u0103 incursiune \u00een domeniile mecanicii cuantice, termodinamicii \u0219i entanglementului. Mecanica cuantic\u0103 a fost dezvoltat\u0103 \u00een principal \u00een anii 1920, iar scopul s\u0103u principal a fost descrierea particulelor de materie foarte mici, cum ar fi atomii. Dezvoltarea mecanicii cuantice a dus la estomparea unor concepte de baz\u0103 ale fizicii, cum ar fi pozi\u021bia exact\u0103 a unei particule individuale: s-a constatat, de exemplu, c\u0103 pozi\u021bia unui electron \u00een mi\u0219carea sa \u00een jurul nucleului atomic nu poate fi definit\u0103 cu exactitate. \u00cen schimb, electronilor li s-au atribuit a\u0219a-numitele orbite, pe care pozi\u021biile lor reale pot fi determinate doar \u00een sens probabilistic. Pentru scopurile noastre, \u00eens\u0103, este important s\u0103 nu trecem prea repede la acest aspect \u2014 probabilistic. S\u0103 lu\u0103m un exemplu simplu: atomul de hidrogen. Acesta poate exista \u00eentr-o anumit\u0103 stare cuantic\u0103. Cea mai simpl\u0103 stare a atomului de hidrogen, numit\u0103 fundamental\u0103, este o stare cu cea mai mic\u0103 energie, iar aceast\u0103 energie este cunoscut\u0103 cu exactitate. \u00centr-un sens mai general, mecanica cuantic\u0103 ne permite (\u00een principiu) s\u0103 cunoa\u0219tem starea oric\u0103rei sisteme cuantice cu absolut\u0103 precizie.<\/p>\n

Probabilit\u0103\u021bile ies \u00een scen\u0103 atunci c\u00e2nd punem \u00eentreb\u0103ri de un anumit tip despre o sistem cuantic. De exemplu, dac\u0103 se \u0219tie cu certitudine c\u0103 atomul de hidrogen se afl\u0103 \u00een starea fundamental\u0103, putem \u00eentreba: \u201eUnde se afl\u0103 electronul?\u201d \u0219i, conform legilor mecanicii cuantice,
\nvom ob\u021bine la aceast\u0103 \u00eentrebare doar o estimare probabilistic\u0103, aproximativ ceva de genul: \u201eprobabil, electronul se afl\u0103 la o distan\u021b\u0103 de p\u00e2n\u0103 la o jum\u0103tate de angstrom de nucleul atomului de hidrogen\u201d (un angstrom este egal cu \"Termodinamica metri). Dar avem posibilitatea, printr-un anumit proces fizic, de a g\u0103si pozi\u021bia electronului mult mai exact, dec\u00e2t la un angstrom. Acest proces destul de obi\u0219nuit \u00een fizic\u0103 const\u0103 \u00een a lansa un foton asupra electronului, av\u00e2nd o lungime de und\u0103 foarte scurt\u0103 (sau, a\u0219a cum spun fizi\u0219tii, a dispersa fotonul pe electron) \u2014 dup\u0103 aceasta, vom putea reconstrui pozi\u021bia electronului \u00een momentul dispersiei cu o precizie, aproximativ egal\u0103 cu lungimea de und\u0103 a fotonului. Dar acest proces va schimba starea electronului, astfel c\u0103 dup\u0103 aceea nu va mai fi \u00een starea fundamental\u0103 a atomului de hidrogen \u0219i nu va avea o energie definit\u0103 cu exactitate. Totu\u0219i, pentru o vreme, pozi\u021bia sa va fi aproape exact definit\u0103 (cu o precizie de lungimea de und\u0103 a fotonului folosit pentru aceasta). O evaluare preliminar\u0103 a pozi\u021biei electronului poate fi efectuat\u0103 doar dintr-un punct de vedere probabilistic, cu o precizie de aproximativ un angstrom, dar odat\u0103 ce l-am m\u0103surat, \u0219tim cu exactitate valoarea acestuia. Pe scurt, dac\u0103 m\u0103sur\u0103m \u00eentr-un fel un sistem cuantic-mecanic, atunci, cel pu\u021bin \u00een sensul general acceptat, \u201efor\u021b\u0103m\u201d sistemul s\u0103 aib\u0103 o stare cu o valoare bine definit\u0103 a cantit\u0103\u021bii pe care o m\u0103sur\u0103m.<\/p>\n

Mecanica cuantic\u0103 se aplic\u0103 nu doar sistemelor mici, ci \u0219i (a\u0219a cum consider\u0103m noi) tuturor sistemelor, \u00eens\u0103 pentru sistemele mari regulile cuantic-mecanice devin rapid foarte complicate. Conceptul cheie este \u00eencurcarea cuantic\u0103, un exemplu simplu al c\u0103reia este no\u021biunea de spin (rotire). Electronii individuali au spin, a\u0219adar, \u00een practic\u0103, un electron singular poate avea un spin orientat \u00een sus sau \u00een jos \u00een raport cu un ax spatial ales. Spinul electronului este o m\u0103rime observabil\u0103, deoarece electronul genereaz\u0103 un c\u00e2mp magnetic slab, similar cu c\u00e2mpul unui magnet. Prin urmare, un spin orientat \u00een sus \u00eenseamn\u0103 c\u0103 polul nord al electronului indic\u0103 \u00een jos, iar un spin orientat \u00een jos \u00eenseamn\u0103 c\u0103 polul nord \u201eprive\u0219te\u201d \u00een sus. Dou\u0103 electroni pot fi pu\u0219i \u00eentr-o stare cuantic\u0103 conectat\u0103, \u00een care unul dintre ei are spinul orientat \u00een sus, iar cel\u0103lalt \u00een jos, dar nu se poate spune care dintre electroni are care spin. Practic, \u00een starea de baz\u0103 a atomului de heliu, dou\u0103 electroni se afl\u0103 exact \u00een aceast\u0103 stare, numit\u0103 spin-singlet, deoarece spinul total al ambilor electroni este zero. Dac\u0103 separ\u0103m ace\u0219ti doi electroni, f\u0103r\u0103 a le schimba spinurile, putem continua s\u0103 afirm\u0103m c\u0103 sunt \u00eempreun\u0103 spin-singleti, dar tot nu putem spune care va fi spinul fiec\u0103ruia dintre ei \u00een mod individual. Dac\u0103 m\u0103sur\u0103m unul dintre spinurile lor \u0219i stabilim c\u0103 este orientat \u00een sus, atunci suntem complet siguri c\u0103 cel\u0103lalt este orientat \u00een jos. \u00cen aceast\u0103 situa\u021bie, spunem c\u0103 spinurile sunt \u00eencurcate \u2014 niciunul dintre ele nu are o valoare definit\u0103 pe cont propriu, \u00een timp ce \u00eempreun\u0103 se afl\u0103 \u00eentr-o stare cuantic\u0103 definit\u0103.<\/p>\n

Einstein a fost foarte \u00eengrijorat de fenomenul entanglementului: p\u0103rea s\u0103 amenin\u021be principiile fundamentale ale teoriei relativit\u0103\u021bii. S\u0103 lu\u0103m cazul a dou\u0103 electroni \u00eentr-o stare de spin-singlet, c\u00e2nd sunt distan\u021ba\u021bi unul de cel\u0103lalt \u00een spa\u021biu. Pentru a fi specifici, s\u0103 zicem c\u0103 unul dintre ei este numit Alice, iar cel\u0103lalt \u2014 Bob. Presupunem c\u0103 Alice a m\u0103surat spinul electronului s\u0103u \u0219i a descoperit c\u0103 este orientat \u00een sus, iar Bob nu a m\u0103surat nimic. P\u00e2n\u0103 c\u00e2nd Alice nu \u0219i-a efectuat m\u0103sur\u0103toarea, nu era posibil s\u0103 se spun\u0103 care este spinul electronului s\u0103u. Dar imediat dup\u0103 ce a terminat m\u0103sur\u0103toarea, a aflat cu certitudine c\u0103 spinul electronului lui Bob este orientat \u00een jos (\u00een direc\u021bia opus\u0103 spinului propriului s\u0103u electron). \u00censeamn\u0103 asta c\u0103 m\u0103sur\u0103toarea ei a transformat instantaneu electronul lui Bob \u00eentr-o stare \u00een care spinul s\u0103u este orientat \u00een jos? Cum ar putea aceasta s\u0103 se \u00eent\u00e2mple, dac\u0103 electronii sunt separa\u021bi \u00een spa\u021biu? Einstein \u0219i colaboratorii s\u0103i Nathan Rosen \u0219i Boris Podolsky au sim\u021bit c\u0103 problema m\u0103sur\u0103rii sistemelor entangled este at\u00e2t de grav\u0103 \u00eenc\u00e2t amenin\u021b\u0103 \u00eens\u0103\u0219i existen\u021ba mecanicii cuantice. Paradoxul formulat de ei, cunoscut sub numele de paradoxul Einstein-Podolsky-Rosen (EPR), utilizeaz\u0103 un experiment mental similar cu cel pe care l-am descris acum, pentru a concluziona c\u0103 mecanica cuantic\u0103 nu poate fi o descriere complet\u0103 a realit\u0103\u021bii. Acum, pe baza cercet\u0103rilor teoretice \u0219i a numeroaselor m\u0103sur\u0103tori ulterioare, s-a stabilit \u00een general c\u0103 paradoxul EPR con\u021bine o eroare, iar teoria cuantic\u0103 este corect\u0103. Entanglementul mecanic cuantum este real: m\u0103sur\u0103rile sistemelor entangled vor fi corelate, chiar \u0219i atunci c\u00e2nd aceste sisteme sunt \u00eendep\u0103rtate \u00een spa\u021biu-timp.<\/p>\n

S\u0103 ne \u00eentoarcem la situa\u021bia \u00een care am plasat doi electroni \u00eentr-o stare de spin singlet \u0219i le-am dat lui Alice \u0219i Bob. Ce putem spune despre electroni \u00eenainte de a efectua m\u0103sur\u0103tori? C\u0103 \u00eempreun\u0103 se afl\u0103 \u00eentr-o stare quantic\u0103 definit\u0103 (spin-singlet). Spinul electronului Alinei este orientat \u00een sus sau \u00een jos cu aceea\u0219i probabilitate. Mai precis, starea quantic\u0103 a electronului ei poate fi cu aceea\u0219i probabilitate fie una (spin \u00een sus), fie alta (spin \u00een jos). Acum pentru noi conceptul de probabilitate dob\u00e2nde\u0219te un sens mai profund dec\u00e2t \u00eenainte. \u00cen trecut, am privit o stare quantic\u0103 specific\u0103 (starea fundamental\u0103 a atomului de hidrogen) \u0219i am observat c\u0103 exist\u0103 anumite \u00eentreb\u0103ri \u201einconfortabile\u201d, cum ar fi \u201eUnde se afl\u0103 electronul?\u201d, \u00eentreb\u0103ri pentru care r\u0103spunsurile exist\u0103 doar \u00een sens probabilistic. Dac\u0103 am fi pus \u00eentreb\u0103ri \u201ebune\u201d, cum ar fi: \u201eCare este energia acestui electron?\u201d, am fi primit r\u0103spunsuri precise. Acum \u00eens\u0103 nu exist\u0103 \u00eentreb\u0103ri \u201ebune\u201d pe care le-am putea pune despre electronul Alinei, r\u0103spunsurile la care nu ar depinde de electronul lui Bob. (Nu discut\u0103m despre \u00eentreb\u0103ri proste\u0219ti precum \u201eAre electronul Alinei m\u0103car spin?\u201d \u2014 \u00eentreb\u0103ri pentru care exist\u0103 un singur r\u0103spuns.) Astfel, pentru a determina parametrii uneia dintre p\u0103r\u021bile sistemului \u00eenc\u00e2lcit, va trebui s\u0103 folosim un limbaj probabilistic. Certitudinea apare doar atunci c\u00e2nd consider\u0103m leg\u0103tura dintre \u00eentreb\u0103rile pe care le pot pune Alice \u0219i Bob despre electronii lor.<\/p>\n

Am \u00eenceput inten\u021bionat cu unul dintre cele mai simple sisteme cuantico-mecanice pe care le \u0219tim: sistemele de spin ale electronilor individuali. Exist\u0103 speran\u021ba c\u0103 pe baza acestor sisteme simple vor fi construite calculatoare cuantice. Sistemul de spin al electronilor individuali sau alte sisteme cuantice echivalente sunt acum numite cubi\u021bi (abreviere de la \u201ebi\u021bi cuantici\u201d), ceea ce subliniaz\u0103 rolul lor \u00een calculatoarele cuantice, similar cu rolul pe care \u00eel joac\u0103 bi\u021bii obi\u0219nui\u021bi \u00een calculatoarele digitale.<\/p>\n

S\u0103 ne imagin\u0103m acum c\u0103 am \u00eenlocuit fiecare electron cu un sistem cuantic mult mai complex, cu multe, nu doar cu dou\u0103 st\u0103ri cuantice. De exemplu, i-am dat lui Alice \u0219i lui Bob bare din magneziu pur. \u00cenainte ca Alice \u0219i Bob s\u0103 se \u00eendrepte fiecare spre treburile lor \u00een direc\u021bii diferite, barele lor pot interac\u021biona, iar noi convenim c\u0103, \u00een acest timp, ele dob\u00e2ndesc un anumit stat cuantic comun. Odat\u0103 ce Alice \u0219i Bob se separ\u0103, barele lor de magneziu \u00eenceteaz\u0103 interac\u021biunea. Ca \u0219i \u00een cazul electroanelor, fiecare bar\u0103 se afl\u0103 \u00eentr-o stare cuantic\u0103 nedeterminat\u0103, de\u0219i \u00eempreun\u0103, a\u0219a cum credem, ele formeaz\u0103 un stat pe deplin determinat. (\u00cen aceast\u0103 discu\u021bie, presupunem c\u0103 Alice \u0219i Bob pot manevra barele lor de magneziu f\u0103r\u0103 a afecta starea lor intern\u0103, exact a\u0219a cum presupuneam anterior c\u0103 Alice \u0219i Bob ar putea separa electronii lor \u00eempleti\u021bi f\u0103r\u0103 a le schimba spinurile.) Dar diferen\u021ba dintre acest experiment mental \u0219i experimentul cu electroni este c\u0103 nedeterminatul st\u0103rii cuantice a fiec\u0103rei bare este uria\u0219. O bar\u0103 poate foarte bine s\u0103 dob\u00e2ndeasc\u0103 mai multe st\u0103ri cuantice dec\u00e2t num\u0103rul atomilor din univers. Aici intervine termodinamica. Sistemele foarte imprecis definite pot, totu\u0219i, avea anumite caracteristici macroscopice bine definite. O astfel de caracteristic\u0103 este, de exemplu, temperatura. Temperatura este o m\u0103sur\u0103 a probabilit\u0103\u021bii ca orice partesistem\u0103 s\u0103 aib\u0103 o energie medie specific\u0103, o temperatur\u0103 mai mare corespunz\u00e2nd unei probabilit\u0103\u021bi mai mari de a avea o energie mai mare. Un alt parametru termodinamic este entropia, care este, \u00een esen\u021b\u0103, logaritmul num\u0103rului de st\u0103ri pe care sistemul le poate avea. O alt\u0103 caracteristic\u0103 termodinamic\u0103 care ar fi relevant\u0103 pentru bara de magneziu este magnetizarea total\u0103 a acesteia, adic\u0103, \u00een esen\u021b\u0103, un parametru care arat\u0103 c\u00e2\u021bi mai mul\u021bi electroni cu spinul orientat \u00een sus pot fi \u00een bar\u0103 \u00een compara\u021bie cu cei cu spinul orientat \u00een jos.<\/p>\n

Am implicat termodinamica \u00een povestea noastr\u0103 ca un mod de a descrie sistemele ai c\u0103ror st\u0103ri cuantice nu sunt exact cunoscute din cauza \u00eentre\u021beserii lor cu alte sisteme. Termodinamica este un instrument puternic pentru analiza acestor sisteme, dar creatorii s\u0103i nu s-au g\u00e2ndit deloc la o astfel de aplicare. Sadi Carnot, James Joule, Rudolf Clausius au fost figuri marcante ale revolu\u021biei industriale din secolul XIX, iar \u00eentrebarea care \u00eei interesa cel mai mult era: cum func\u021bioneaz\u0103 motoarele? Presiunea, volumul, temperatura \u0219i c\u0103ldura sunt esen\u021ba motoarelor. Carnot a stabilit c\u0103 energia sub form\u0103 de c\u0103ldur\u0103 nu poate fi niciodat\u0103 transformat\u0103 complet \u00een lucru util, cum ar fi ridicarea de sarcini. O parte din energie va fi \u00eentotdeauna pierdut\u0103. Clausius a adus o contribu\u021bie esen\u021bial\u0103 la crearea ideii de entropie ca instrument universal pentru determinarea pierderilor energetice \u00een timpul oric\u0103rui proces asociat cu c\u0103ldura. Principalul s\u0103u realizare a fost con\u0219tientizarea c\u0103 entropia nu scade niciodat\u0103 \u2014 aproape \u00een toate procesele ea cre\u0219te. Procesele \u00een care entropia cre\u0219te se numesc ireversibile \u2014 tocmai pentru c\u0103 nu pot reveni f\u0103r\u0103 a reduce entropia. Pasul urm\u0103tor \u00een dezvoltarea mecanicii statistice a fost f\u0103cut de Clausius, Maxwell \u0219i Ludwig Boltzmann (printre mul\u021bi al\u021bii) \u2014 ei au ar\u0103tat c\u0103 entropia este o m\u0103sur\u0103 a dezordinii. \u00cen general, cu c\u00e2t ac\u021biona\u021bi mai mult asupra a ceva, cu at\u00e2t ad\u0103uga\u021bi mai mult\u0103 dezordine. \u0218i chiar dac\u0103 a\u021bi dezvoltat un proces care are ca scop aducerea ordinii, \u00een cursul acestuia va ap\u0103rea inevitabil mai mult\u0103 entropie dec\u00e2t va fi distrus\u0103, \u2014 de exemplu, \u00een timpul eliber\u0103rii de c\u0103ldur\u0103. Un macara care a\u0219eaz\u0103 grinzi de o\u021bel \u00eentr-o ordine perfect\u0103 creeaz\u0103 ordine \u00een sensul aranj\u0103rii grinzilor, dar \u00een timpul func\u021bion\u0103rii sale va elibera at\u00e2ta c\u0103ldur\u0103 \u00eenc\u00e2t entropia total\u0103 tot va cre\u0219te.<\/p>\n

Cu toate acestea, diferen\u021ba dintre perspectiva fizicienilor din secolul al XIX-lea asupra termodinamicii \u0219i cea asociat\u0103 cu \u00eencurcarea cuantic\u0103 nu este at\u00e2t de mare pe c\u00e2t pare. De fiecare dat\u0103 c\u00e2nd un sistem interac\u021bioneaz\u0103 cu un agent extern, starea sa cuantic\u0103 se \u00eencurc\u0103 cu starea cuantic\u0103 a agentului. De obicei, aceast\u0103 \u00eencurcare duce la o cre\u0219tere a incertitudinii st\u0103rii cuantice a sistemului, \u00een alte cuvinte, la o cre\u0219tere a num\u0103rului de st\u0103ri cuantice \u00een care sistemul se poate afla. Ca rezultat al interac\u021biunii cu alte sisteme, entropia, definit\u0103 \u00een termeni de num\u0103rul de st\u0103ri cuantice disponibile sistemului, cre\u0219te de obicei.<\/p>\n

\u00cen general, mecanica cuantic\u0103 ofer\u0103 o nou\u0103 modalitate de a caracteriza sistemele fizice \u00een care anumite parametrii (de exemplu, pozi\u021bia \u00een spa\u021biu) devin indeterminate, \u00een timp ce altele (de exemplu, energia) sunt adesea cunoscute cu precizie. \u00cen cazul \u00eencurc\u0103rii cuantice, dou\u0103 p\u0103r\u021bi fundamental separate ale sistemului au o stare cuantic\u0103 comun\u0103 cunoscut\u0103, iar fiecare parte \u00een sine are o stare indeterminat\u0103. Un exemplu standard al \u00eencurc\u0103rii este un pereche de spini \u00een starea singlet, \u00een care nu se poate spune care spin este orientat \u00een sus \u0219i care \u00een jos. Incertitudinea st\u0103rii cuantice \u00eentr-un sistem mare necesit\u0103 o abordare termodinamic\u0103, \u00een cadrul c\u0103reia parametrii macroscopici, cum ar fi temperatura \u0219i entropia, sunt cunoscu\u021bi cu o mare precizie, \u00een ciuda faptului c\u0103 sistemul are numeroase st\u0103ri cuantice microscopice posibile.<\/p>\n

Dup\u0103 ce am terminat excursul nostru scurt \u00een domeniul mecanicii cuantice, al entropiei \u0219i termodinamicii, s\u0103 \u00eencerc\u0103m acum s\u0103 \u00een\u021belegem cum toate acestea contribuie la \u00een\u021belegerea faptului c\u0103 g\u0103urile negre au o temperatur\u0103. Primul pas \u00een aceast\u0103 direc\u021bie a fost f\u0103cut de Bill Unruh \u2014 el a ar\u0103tat c\u0103 un observator \u00een accelerare \u00eentr-un spa\u021biu plat va avea o temperatur\u0103 egal\u0103 cu accelera\u021bia sa \u00eemp\u0103r\u021bit\u0103 la 2\u03c0. Cheia calculilor lui Unruh const\u0103 \u00een faptul c\u0103 un observator care se mi\u0219c\u0103 cu o accelera\u021bie constant\u0103 \u00eentr-o anumit\u0103 direc\u021bie poate vedea doar jum\u0103tate din spa\u021biul-timp plat. Cealalt\u0103 jum\u0103tate se afl\u0103, \u00een esen\u021b\u0103, dincolo de un orizont similar orizontului unei g\u0103uri negre. La \u00eenceput, acest lucru pare imposibil: cum poate un spa\u021biu-timp plat s\u0103 se comporte ca un orizont al unei g\u0103uri negre? Pentru a \u00een\u021belege cum se \u00eent\u00e2mpl\u0103 acest lucru, s\u0103 ne ajut\u0103m de observatorii no\u0219tri fideli, Alice, Bob \u0219i Bill. La cererea noastr\u0103, ei se aliniaz\u0103, iar Alice se afl\u0103 \u00eentre Bob \u0219i Bill, iar \u00eentre observatori \u00een fiecare pereche distan\u021ba este de exact 6 kilometri. Am convenit c\u0103 \u00een momentul zero Alice va s\u0103ri \u00een rachet\u0103 \u0219i va zbura \u00een direc\u021bia lui Bill (deci, departe de Bob) cu o accelera\u021bie constant\u0103. Racheta ei este foarte bun\u0103, capabil\u0103 s\u0103 dezvolte o accelera\u021bie de 1,5 trilioane de ori mai mare dec\u00e2t accelera\u021bia gravita\u021bional\u0103 cu care se mi\u0219c\u0103 obiectele \u00een apropierea suprafe\u021bei P\u0103m\u00e2ntului. Desigur, s\u0103 suporte o asemenea accelera\u021bie nu este u\u0219or pentru Alice, dar, a\u0219a cum vom vedea acum, aceste cifre au fost alese cu un scop precis; \u00een cele din urm\u0103, discut\u0103m doar despre posibilit\u0103\u021bile poten\u021biale, asta e tot. \u00cen exact momentul \u00een care Alice sare \u00een racheta ei, Bob \u0219i Bill \u00eei fac cu m\u00e2na. (Avem dreptul s\u0103 folosim expresia \u201eexact \u00een momentul \u00een care...\u201d, deoarece, p\u00e2n\u0103 c\u00e2nd Alice nu a \u00eenceput zborul, ea se afl\u0103 \u00een aceea\u0219i sistem de referin\u021b\u0103 cu Bob \u0219i Bill, astfel c\u0103 to\u021bi pot sincroniza ceasurile lor.) Pe Bill, care \u00eei face cu m\u00e2na, Alice \u00eel vede, desigur: de fapt, fiind \u00een rachet\u0103, ea \u00eel va vedea mai devreme dec\u00e2t s-ar fi \u00eent\u00e2mplat dac\u0103 ar fi r\u0103mas acolo unde era, deoarece racheta ei, \u00eempreun\u0103 cu ea, zboar\u0103 direct c\u0103tre el. De Bob, \u00een schimb, ea se \u00eendep\u0103rteaz\u0103, a\u0219a c\u0103 putem presupune cu ra\u021biune c\u0103 ea \u00eel va vedea f\u0103c\u00e2nd cu m\u00e2na ceva mai t\u00e2rziu dec\u00e2t ar fi v\u0103zut dac\u0103 ar fi r\u0103mas pe loc. Dar adev\u0103rul este \u0219i mai surprinz\u0103tor: Alice nu-l va vedea pe Bob deloc! Cu alte cuvinte, fotonii care zboar\u0103 de la Bob, care \u00eei face cu m\u00e2na, c\u0103tre Alice, nu o vor ajunge niciodat\u0103 din urm\u0103, chiar \u021bin\u00e2nd cont c\u0103 ea nu va putea niciodat\u0103 atinge viteza luminii. Dac\u0103 Bob ar fi \u00eenceput s\u0103 fac\u0103 cu m\u00e2na afl\u00e2ndu-se pu\u021bin mai aproape de Alice, atunci fotonii care au plecat de la el \u00een momentul plec\u0103rii ei ar fi ajuns-o, iar dac\u0103 ar fi fost pu\u021bin mai departe, cu at\u00e2t mai pu\u021bin ar fi ajuns-o. \u00cen acest sens spunem c\u0103 Alice vede doar jum\u0103tate din spa\u021biul-timp. La momentul \u00een care Alice \u00eencepe s\u0103 se mi\u0219te, Bob se afl\u0103 pu\u021bin dincolo de orizontul pe care \u00eel observ\u0103 Alice.<\/p>\n

\u00cen discu\u021bia noastr\u0103 despre entanglementul cuantic, ne-am obi\u0219nuit deja cu idea c\u0103, chiar dac\u0103 un sistem cuantic are un anumit stadiu cuantic, unele p\u0103r\u021bi ale sale pot s\u0103 nu-l aib\u0103. De fapt, atunci c\u00e2nd discut\u0103m despre un sistem cuantic complex, o parte a acestuia poate fi caracterizat\u0103 cel mai bine \u00een termenii termodinamicii: i se poate atribui o temperatur\u0103 precis\u0103, \u00een ciuda st\u0103rii cuantice extrem de incerte a \u00eentregului sistem. Povestea noastr\u0103 recent\u0103 cu Alice, Bob \u0219i Bill este oarecum similar\u0103, dar sistemul cuantic despre care vorbim aici este un spa\u021biu-timp gol, iar Alice vede doar jum\u0103tatea acestuia. S\u0103 subliniem c\u0103 spa\u021biul-timp \u00een ansamblu se afl\u0103 \u00een starea sa fundamental\u0103, ceea ce \u00eenseamn\u0103 c\u0103 nu con\u021bine particule (\u00een afar\u0103 de Alice, Bob, Bill \u0219i racheta). \u00cens\u0103 partea spa\u021biului-timp pe care o vede Alice nu se afl\u0103 \u00een starea fundamental\u0103, ci \u00eentr-o stare care este entangled cu partea pe care nu o vede. Spa\u021biul-timp perceput de Alice se afl\u0103 \u00eentr-o stare cuantic\u0103 complex\u0103 \u0219i incert\u0103, caracterizat\u0103 printr-o temperatur\u0103 finit\u0103. Calculul lui Unruh arat\u0103 c\u0103 aceast\u0103 temperatur\u0103 este de aproximativ 60 nanoK. Pe scurt, pe m\u0103sur\u0103 ce se accelereaz\u0103, Alice se scufund\u0103 \u00eentr-o baie cald\u0103 de radia\u021bie cu o temperatur\u0103 egal\u0103 cu (\u00een unit\u0103\u021bi corespunz\u0103toare) accelera\u021bia, \u00eemp\u0103r\u021bit\u0103 la \"Termodinamica
\n
\n\"Termodinamica<\/p>\n

Fig. 7.1. Alice se mi\u0219c\u0103 cu o accelera\u021bie dintr-o stare de repaus, \u00een timp ce Bob \u0219i Bill r\u0103m\u00e2n nemi\u0219ca\u021bi. Accelera\u021bia lui Alice este exact a\u0219a \u00eenc\u00e2t s\u0103 nu vad\u0103 niciodat\u0103 fotonii pe care i-i trimite Bob \u00een momentul t = 0. Cu toate acestea, ea prime\u0219te fotonii pe care i-i trimite Bill \u00een momentul t = 0. Ca urmare, Alice este capabil\u0103 s\u0103 observe doar o jum\u0103tate a spa\u021biu-timpului.<\/p>\n

Ciud\u0103\u021benia calculului lui Unruh const\u0103 \u00een faptul c\u0103, de\u0219i acestea se refer\u0103 la un spa\u021biu gol de la \u00eenceput p\u00e2n\u0103 la sf\u00e2r\u0219it, contrazic cuvintele cunoscute ale regelui Lear: \u201edin nimic nu poate ie\u0219i nimic\u201d. Cum poate un spa\u021biu gol s\u0103 fie at\u00e2t de complex? De unde pot proveni particulele? Problema este c\u0103, conform teoriei cuantice, spa\u021biul gol nu este deloc gol. Acolo, aici \u0219i acolo, apar \u0219i dispar constant excita\u021bii de scurt\u0103 durat\u0103, numite particule virtuale, care pot avea energie pozitiv\u0103 sau negativ\u0103. Un observator dintr-un viitor \u00eendep\u0103rtat \u2014 s\u0103 o numim Carol \u2014 care poate vedea practic tot spa\u021biul gol, poate confirma c\u0103 nu exist\u0103 particule care s\u0103 existe pe termen lung. Totu\u0219i, prezen\u021ba particulelor cu energie pozitiv\u0103 \u00een acea parte a spa\u021biu-timpului pe care Alice o poate observa, datorit\u0103 \u00eenc\u00e2lciturii cuantice, este legat\u0103 de excita\u021bii de energie egal\u0103 \u0219i opus\u0103 \u00een partea de spa\u021biu-timp nevizibil\u0103 pentru Alice. Toat\u0103 adev\u0103rul despre spa\u021biul gol \u00een ansamblu este deschis pentru Carol, iar aceast\u0103 adev\u0103r este c\u0103 acolo nu exist\u0103 particule. Cu toate acestea, experien\u021ba lui Alice \u00eei spune c\u0103 acolo exist\u0103 particule!<\/p>\n

Dar atunci se dovede\u0219te c\u0103 temperatura Unruh calculat\u0103 pare s\u0103 fie doar o fic\u021biune - nu este at\u00e2t o proprietate a spa\u021biului plan \u00een sine, c\u00e2t o caracteristic\u0103 a observatorului care experimenteaz\u0103 o accelera\u021bie constant\u0103 \u00een acel spa\u021biu plan. Totu\u0219i, gravita\u021bia \u00een sine este o for\u021b\u0103 la fel de \u201efictiv\u0103\u201d, \u00een sensul c\u0103 \u201eacel vitez\u0103\u201d care o provoac\u0103 nu este nimic altceva dec\u00e2t mi\u0219carea de-a lungul unei geodezice \u00een metric\u0103 distorsionat\u0103. A\u0219a cum am explicat \u00een capitolul 2, principiul echivalen\u021bei al lui Einstein afirm\u0103 c\u0103 accelerarea \u0219i gravita\u021bia sunt, \u00een esen\u021b\u0103, echivalente. Din acest punct de vedere, nu este nimic deosebit de \u0219ocant \u00een faptul c\u0103 orizontul oric\u0103rei g\u0103uri negre are o temperatur\u0103 egal\u0103 cu temperatura Unruh calculat\u0103 a observatorului accelerat. Dar putem \u00eentreba, ce valoare a acceler\u0103rii ar trebui s\u0103 folosim pentru a determina temperatura? \u00cendep\u0103rt\u00e2ndu-ne la o distan\u021b\u0103 suficient de mare de gaura neagr\u0103, putem face ca atrac\u021bia sa gravita\u021bional\u0103 s\u0103 fie c\u00e2t se poate de slab\u0103. Trebuie s\u0103 deducem din asta c\u0103 pentru a determina temperatura efectiv\u0103 m\u0103surat\u0103 a g\u0103urii negre ar trebui s\u0103 folosim o valoare corespunz\u0103tor mic\u0103 a acceler\u0103rii? Aceast\u0103 \u00eentrebare se dovede\u0219te a fi destul de insidioas\u0103, deoarece, a\u0219a cum credem, temperatura unui obiect nu poate sc\u0103dea \u00een mod arbitrar. Se presupune c\u0103 aceasta are o valoare fix\u0103 \u0219i finit care poate fi m\u0103surat\u0103 chiar \u0219i de un observator foarte \u00eendep\u0103rtat.
\n
Sursa: habr.com<\/a><\/p>","protected":false,"gt_translate_keys":[{"key":"rendered","format":"html"}]},"excerpt":{"rendered":"

\u0421 \u0414\u043d\u0435\u043c \u043a\u043e\u0441\u043c\u043e\u043d\u0430\u0432\u0442\u0438\u043a\u0438! \u041c\u044b \u0441\u0434\u0430\u043b\u0438 \u0432 \u0442\u0438\u043f\u043e\u0433\u0440\u0430\u0444\u0438\u044e \u00ab\u041c\u0430\u043b\u0435\u043d\u044c\u043a\u0443\u044e \u043a\u043d\u0438\u0433\u0443 \u043e \u0447\u0435\u0440\u043d\u044b\u0445 \u0434\u044b\u0440\u0430\u0445\u00bb. \u0418\u043c\u0435\u043d\u043d\u043e \u0432 \u044d\u0442\u0438 \u0434\u043d\u0438 \u0430\u0441\u0442\u0440\u043e\u0444\u0438\u0437\u0438\u043a\u0438 \u043f\u043e\u043a\u0430\u0437\u0430\u043b\u0438 \u0432\u0441\u0435\u043c\u0443 \u043c\u0438\u0440\u0443 \u043a\u0430\u043a \u0447\u0435\u0440\u043d\u044b\u0435 \u0434\u044b\u0440\u044b \u0432\u044b\u0433\u043b\u044f\u0434\u044f\u0442. \u0421\u043e\u0432\u043f\u0430\u0434\u0435\u043d\u0438\u0435? \u041d\u0435 \u0434\u0443\u043c\u0430\u0435\u043c \ud83d\ude09 \u0422\u0430\u043a \u0447\u0442\u043e \u0436\u0434\u0438\u0442\u0435, \u0441\u043a\u043e\u0440\u043e \u043f\u043e\u044f\u0432\u0438\u0442\u0441\u044f \u0443\u0434\u0438\u0432\u0438\u0442\u0435\u043b\u044c\u043d\u0430\u044f \u043a\u043d\u0438\u0433\u0430, \u043a\u043e\u0442\u043e\u0440\u0443\u044e \u043d\u0430\u043f\u0438\u0441\u0430\u043b\u0438 \u0421\u0442\u0438\u0432\u0435\u043d \u0413\u0430\u0431\u0441\u0435\u0440 \u0438 \u0424\u0440\u0430\u043d\u0441 \u041f\u0440\u0435\u0442\u043e\u0440\u0438\u0443\u0441, \u043f\u0435\u0440\u0435\u0432\u0435\u043b \u0437\u0430\u043c\u0435\u0447\u0430\u0442\u0435\u043b\u044c\u043d\u044b\u0439 \u043f\u0443\u043b\u043a\u043e\u0432\u0441\u043a\u0438\u0439 \u0430\u0441\u0442\u0440\u043e\u043d\u043e\u043c aka \u0410\u0441\u0442\u0440\u043e\u0434\u0435\u0434 \u041a\u0438\u0440\u0438\u043b\u043b \u041c\u0430\u0441\u043b\u0435\u043d\u043d\u0438\u043a\u043e\u0432, \u0441\u0434\u0435\u043b\u0430\u043b \u043d\u0430\u0443\u0447\u043d\u0443\u044e \u0440\u0435\u0434\u0430\u043a\u0442\u0443\u0440\u0443 \u043b\u0435\u0433\u0435\u043d\u0434\u0430\u0440\u043d\u044b\u0439 \u0412\u043b\u0430\u0434\u0438\u043c\u0438\u0440 […]<\/p>\n","protected":false,"gt_translate_keys":[{"key":"rendered","format":"html"}]},"author":1,"featured_media":23376,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[702],"tags":[],"class_list":["post-31419","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-news"],"aioseo_notices":[],"aioseo_head":"\n\t\t\n\t\n\t\n\t\n\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t\n\n","aioseo_head_json":{"title":"\ud83e\udd47Termodinamica g\u0103urilor negre | ProHoster","description":"","canonical_url":"https:\/\/prohoster.info\/ro\/blog\/news\/termodinamika-chernyh-dyr","robots":"max-image-preview:large","keywords":"","webmasterTools":{"miscellaneous":""},"schema":null,"og:locale":"ro_RO","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\/ro\/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\/ro\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/31419","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/prohoster.info\/ro\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/prohoster.info\/ro\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/prohoster.info\/ro\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/prohoster.info\/ro\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=31419"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/prohoster.info\/ro\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/31419\/revisions"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/prohoster.info\/ro\/wp-json\/wp\/v2\/media\/23376"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/prohoster.info\/ro\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=31419"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/prohoster.info\/ro\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=31419"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/prohoster.info\/ro\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=31419"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}