برهمڻ جو ڏينهن مبارڪ! اسان ان کي پرنٽنگ هائوس ڏانهن موڪليو . اهو انهن ڏينهن ۾ هو جڏهن فلڪيات جي ماهرن سڄي دنيا کي ڏيکاريو ته بليڪ هول ڪهڙا آهن. اتفاق؟ اسان کي ائين نه ٿو لڳي 😉 پوءِ انتظار ڪريو، هڪ شاندار ڪتاب جلد ظاهر ٿيندو، جيڪو اسٽيون گيبسر ۽ فرانس پريٽوريئس جو لکيل آهي، جيڪو شاندار پلڪوو فلڪيات دان عرف اسٽروڊس ڪريل مسلينيڪوف پاران ترجمو ڪيو ويو آهي، سائنسي طور تي افسانوي ولاديمير سوردين طرفان ايڊٽ ڪيو ويو آهي ۽ ان جي اشاعت جي حمايت ڪئي وئي آهي. پيچرو فائونڊيشن.
اقتباس ”بليڪ هولز جي Thermodynamics“ ڪٽ جي هيٺان.
هن وقت تائين، اسان بليڪ هولز کي ايسٽرو فزيڪل شيون سمجهي چڪا آهيون جيڪي سپرنووا ڌماڪن دوران ٺهيا هئا يا ڪهڪشائن جي مرڪزن ۾ هوندا هئا. اسان انهن کي اڻ سڌي طرح انهن جي ويجهو ستارن جي رفتار کي ماپڻ سان ڏسندا آهيون. LIGO جي 14 سيپٽمبر 2015 تي ڪشش ثقل واري لهرن جي مشهور ڳولا بليڪ هول جي ٽڪرن جي وڌيڪ سڌي مشاهدي جو هڪ مثال هو. بليڪ هولز جي نوعيت کي بهتر سمجھڻ لاءِ اسان جيڪي رياضياتي اوزار استعمال ڪندا آهيون اهي آهن: فرق جي جاميٽري، آئن اسٽائن جي مساواتون، ۽ طاقتور تجزياتي ۽ عددي طريقا جيڪي آئن اسٽائن جي مساواتن کي حل ڪرڻ ۽ خلائي وقت جي جاميٽري کي بيان ڪرڻ لاءِ استعمال ڪيا ويا آهن جيڪي بليڪ هولز کي جنم ڏين ٿا. ۽ جيئن ئي اسان بليڪ هول ذريعي پيدا ٿيندڙ خلائي وقت جي مڪمل مقداري وضاحت ڏئي سگھون ٿا، خلائي طبعي نقطه نظر کان، بليڪ هول جي موضوع کي بند سمجهي سگهجي ٿو. هڪ وسيع نظرياتي نقطي نظر کان، اڃا تائين ڳولڻ لاء گهڻو ڪمرو آهي. هن باب جو مقصد جديد بليڪ هول فزڪس ۾ ڪجهه نظرياتي ترقيءَ کي اجاگر ڪرڻ آهي، جنهن ۾ thermodynamics ۽ ڪوانٽم ٿيوري جا نظريا عام رشتيداري سان گڏ ڪيا ويا آهن ته جيئن غير متوقع نون تصورن کي جنم ڏئي. بنيادي خيال اهو آهي ته ڪارو سوراخ صرف جاميٽري شيون نه آهن. انهن وٽ گرمي پد آهي، انهن وٽ وڏي اينٽروپي آهي، ۽ اهي مقدار جي انتشار جي ظاهر کي ظاهر ڪري سگهن ٿا. بليڪ هولز جي فزڪس جي thermodynamic ۽ ڪوانٽم پهلوئن بابت اسان جو بحث گذريل بابن ۾ پيش ڪيل بليڪ هولز ۾ خلائي وقت جي خالص جاميٽري خاصيتن جي تجزيي کان وڌيڪ ٽڪراءُ ۽ سطحي هوندو. پر اهي، ۽ خاص طور تي مقدار، پهلو بليڪ هولز تي جاري نظرياتي تحقيق جو هڪ لازمي ۽ اهم حصو آهن، ۽ اسان تمام گهڻي ڪوشش ڪنداسين ته بيان ڪرڻ جي، جيڪڏهن پيچيده تفصيل نه، ته پوءِ گهٽ ۾ گهٽ انهن ڪمن جو روح.
ڪلاسيڪل جنرل ريٽليٽيٽي ۾ - جيڪڏهن اسان آئن اسٽائن جي مساواتن جي حلن جي فرق جي جاميٽري جي باري ۾ ڳالهايون ٿا - بليڪ هول ان لحاظ کان حقيقت ۾ ڪارو آهن ته انهن مان ڪجھ به بچي نٿو سگهي. اسٽيفن هاڪنگ ظاهر ڪيو ته اها صورتحال مڪمل طور تي تبديل ٿي ويندي آهي جڏهن اسان ڪوانٽم اثرات کي حساب ۾ رکون ٿا: بليڪ هول هڪ خاص درجه حرارت تي تابڪاري خارج ڪرڻ لاءِ نڪرندا آهن، جنهن کي هاڪنگ جي درجه حرارت جي نالي سان سڃاتو وڃي ٿو. Astrophysical sizes جي بليڪ هولز لاءِ (يعني اسٽيلر-ماس کان وٺي سپر ماسيو بليڪ هولز تائين)، هاڪنگ جو گرمي پد ڪائناتي مائڪرو ويڪرو پس منظر جي درجه حرارت جي مقابلي ۾ ناگزير آهي - تابڪاري جيڪا پوري ڪائنات کي ڀريندي آهي، جيڪا خود به ٿي سگهي ٿي. هاڪنگ تابڪاري جو هڪ قسم سمجهيو وڃي. بليڪ هول جي گرمي پد جو تعين ڪرڻ لاءِ هاڪنگ جي حساب ڪتاب بليڪ هول thermodynamics نالي فيلڊ ۾ هڪ وڏي تحقيقي پروگرام جو حصو آهن. هن پروگرام جو ٻيو وڏو حصو بليڪ هول اينٽراپي جو مطالعو آهي، جيڪو بليڪ هول اندر گم ٿيل معلومات جي مقدار کي ماپي ٿو. عام شيون (جهڙوڪ پاڻيءَ جو مگ، خالص ميگنيشيم جو هڪ ٽڪرو، يا هڪ تارو) ۾ به اينٽروپي هوندي آهي، ۽ بليڪ هول thermodynamics جي مرڪزي بيانن مان هڪ اهو به آهي ته هڪ ڏنل ماپ جو بليڪ هول ڪنهن ٻئي شڪل کان وڌيڪ اينٽروپي هوندو آهي. مادو جيڪو اندر رکي سگهجي ٿو. هڪ ئي سائيز جو علائقو، پر بليڪ هول جي ٺهڻ کان سواءِ.
پر ان کان اڳ جو اسان هاڪنگ تابڪاري ۽ بليڪ هول اينٽراپي جي ڀرپاسي جي مسئلن ۾ گهيرو ڪريون، اچو ته ڪوانٽم ميڪنڪس، thermodynamics، ۽ entanglement جي شعبن ۾ تڪڙو رخ ڪريون. ڪوانٽم ميڪنڪس بنيادي طور تي 1920s ۾ ترقي ڪئي وئي، ۽ ان جو بنيادي مقصد مادي جي تمام ننڍڙن ذرڙن کي بيان ڪرڻ هو، جهڙوڪ ايٽم. ڪوانٽم ميڪنڪس جي ترقيءَ سبب فزڪس جي اهڙن بنيادي تصورن جي خاتمي جو سبب بڻيو جيئن هڪ انفرادي ذري جي صحيح پوزيشن: مثال طور، اهو نڪتو ته هڪ اليڪٽران جي پوزيشن جڏهن اهو هڪ ايٽمي نيوڪيوس جي چوڌاري ڦري ٿو، صحيح طور تي طئي نه ٿو ڪري سگهجي. ان جي بدران، اليڪٽران کي نام نهاد مدار مقرر ڪيو ويو، جن ۾ انهن جي حقيقي پوزيشن صرف امڪاني معنى ۾ طئي ڪري سگهجي ٿي. بهرحال، اسان جي مقصدن لاء، اهو ضروري آهي ته شين جي هن امڪاني پاسي ڏانهن تمام جلدي منتقل نه ڪيو وڃي. اچو ته آسان ترين مثال وٺون: هائڊروجن جوهر. اهو ٿي سگهي ٿو هڪ خاص مقدار جي حالت ۾. هائيڊروجن ايٽم جي سڀ کان سادي حالت، جنهن کي زميني رياست سڏيو ويندو آهي، اها رياست آهي جيڪا گهٽ ۾ گهٽ توانائي سان، ۽ اها توانائي صحيح طور تي ڄاڻايل آهي. وڌيڪ عام طور تي، quantum mechanics اسان کي اجازت ڏئي ٿو (اصول ۾) ڪنهن به مقدار جي سسٽم جي حالت کي ڄاڻڻ جي مطلق درستگي سان.
امڪانات راند ۾ اچن ٿا جڏهن اسان ڪجهه قسم جا سوال پڇون ٿا ڪوانٽم ميڪيڪل سسٽم بابت. مثال طور، جيڪڏهن اها پڪ آهي ته هائيڊروجن جو ايٽم زميني حالت ۾ آهي، ته اسان پڇي سگهون ٿا، "اليڪٽران ڪٿي آهي؟" ۽ مقدار جي قانونن جي مطابق
ميڪانڪس ۾، اسان کي صرف هن سوال جي امڪان جو ڪجهه اندازو لڳايو ويندو، تقريبن ڪجهه هن طرح: "شايد اليڪٽران هڪ هائيڊروجن ايٽم جي مرڪز کان اڌ اينگسٽروم جي فاصلي تي واقع آهي" (هڪ اينگسٽروم برابر آهي. 
ميٽر). پر اسان وٽ اهو موقعو آهي، هڪ خاص جسماني عمل ذريعي، اليڪٽران جي پوزيشن کي ڳولڻ لاءِ هڪ اينگسٽروم جي ڀيٽ ۾ وڌيڪ صحيح. فزڪس ۾ اهو عام رواجي عمل هڪ اليڪٽران ۾ تمام مختصر ويڪرائي ڦاڪن جي فوٽون کي فائر ڪرڻ تي مشتمل آهي (يا جيئن ته فزڪسسٽ چون ٿا، هڪ فوٽوان کي اليڪٽران ذريعي پکيڙڻ) - جنهن کان پوءِ اسان اليڪٽران جي جڳهه کي ٻيهر ٺاهي سگهون ٿا. درستگي تقريبن ويج ڊگھائي ڦوٽون جي برابر آهي. پر اهو عمل اليڪٽران جي حالت کي تبديل ڪري ڇڏيندو، تنهنڪري ان کان پوء اهو هاڻي هائڊروجن ايٽم جي زميني حالت ۾ نه هوندو ۽ نه ئي صحيح طور تي بيان ڪيل توانائي هوندي. پر ڪجهه وقت لاءِ ان جي پوزيشن لڳ ڀڳ طئي ٿي ويندي (هن لاءِ استعمال ٿيندڙ فوٽون جي موج جي ڊيگهه جي درستگي سان). اليڪٽران جي پوزيشن جو هڪ ابتدائي تخمينو صرف هڪ امڪاني لحاظ کان تقريباً هڪ اينگسٽروم جي درستگي سان لڳائي سگهجي ٿو، پر هڪ دفعو اسان ان کي ماپي چڪا آهيون، اسان ڄاڻون ٿا ته اهو ڇا هو. مختصر ۾، جيڪڏهن اسان هڪ ڪوانٽم ميڪيڪل سسٽم کي ڪنهن طريقي سان ماپون ٿا، ته پوء، گهٽ ۾ گهٽ روايتي مفهوم ۾، اسان ان کي "زور" حالت ۾ مقدار جي هڪ خاص قدر سان ماپ ڪريون ٿا.
ڪوانٽم ميخانيڪس نه رڳو ننڍڙن سسٽمن تي لاڳو ٿئي ٿو، پر (اسان سمجهون ٿا) سڀني سسٽمن تي، پر وڏن سسٽمن لاءِ ڪوانٽم ميڪيڪل ضابطا جلدي تمام پيچيده ٿي وڃن ٿا. هڪ اهم تصور آهي ڪوانٽم entanglement، جنهن جو هڪ سادو مثال سپن جو تصور آهي. انفرادي اليڪٽرانن ۾ اسپن هوندو آهي، تنهنڪري عملي طور تي هڪ اليڪٽران کي منتخب ٿيل فضائي محور جي حوالي سان هڪ اسپن مٿي يا هيٺ ڪري سگهجي ٿو. هڪ اليڪٽران جو اسپن هڪ مشاهدو مقدار آهي ڇاڪاڻ ته اليڪٽران هڪ ڪمزور مقناطيسي ميدان پيدا ڪري ٿو، جهڙوڪ مقناطيسي بار جي فيلڊ وانگر. پوءِ اسپن اپ جو مطلب آهي اليڪٽران جو اتر قطب هيٺ اشارو ڪري رهيو آهي، ۽ اسپن ڊائون جو مطلب آهي اتر قطب مٿي اشارو ڪري رهيو آهي. ٻن اليڪٽرانن کي ڪنجوگيٽڊ ڪوانٽم حالت ۾ رکي سگهجي ٿو، جن مان هڪ کي مٿي ۽ ٻئي کي هيٺان اسپن آهي، پر اهو ٻڌائڻ ناممڪن آهي ته ڪهڙو اليڪٽران ڪهڙو اسپن آهي. اصل ۾، هيليم ايٽم جي زميني حالت ۾، ٻه اليڪٽران بلڪل ان حالت ۾ آهن، جن کي اسپن سنگلٽ سڏيو ويندو آهي، ڇاڪاڻ ته ٻنهي اليڪٽرانن جي ڪل اسپن صفر آهي. جيڪڏهن اسان انهن ٻن اليڪٽرانن کي ڌار ڌار ڌار ڌار اسپن کي تبديل ڪرڻ کان سواءِ، تڏهن به چئي سگهون ٿا ته اهي اسپن سنگلٽ آهن، پر اسان اڃا تائين اهو نٿا چئي سگهون ته انهن مان ڪنهن هڪ جي اسپن انفرادي طور تي ڇا هوندي. هاڻي، جيڪڏهن اسان انهن جي هڪ اسپن کي ماپ ڪريون ٿا ۽ اهو قائم ڪريون ٿا ته اهو مٿي طرف هدايت ڪئي وئي آهي، ته اسان کي مڪمل طور تي پڪ ٿي ويندي ته ٻئي طرف هدايت ڪئي وئي آهي. هن صورتحال ۾، اسان چئون ٿا ته اسپنز entangled آهن- نه ته پاڻ ۾ هڪ خاص قدر آهي، جڏهن ته اهي گڏ هڪ مقرر مقدار ۾ آهن.
آئن اسٽائن کي entanglement جي رجحان جي باري ۾ تمام گهڻي ڳڻتي هئي: اهو لڳي ٿو ته اهو نظريي جي بنيادي اصولن کي خطرو آهي. اچو ته ٻن اليڪٽرانن جي صورت تي غور ڪريون، جن کي اسپن سنگل اسٽيٽ ۾، جڏهن اهي خلا ۾ هڪ ٻئي کان پري هوندا آهن. پڪ ڪرڻ لاء، ايلس کي انهن مان هڪ وٺي ۽ باب ٻيو وٺي. اچو ته چون ٿا ته ايلس پنهنجي اليڪٽران جي اسپن کي ماپيو ۽ ڏٺائين ته اهو مٿي طرف هدايت ڪئي وئي، پر باب ڪجهه به نه ماپيو. جيستائين ايلس پنهنجي ماپ نه ڪئي، تيستائين اهو ٻڌائڻ ناممڪن هو ته سندس اليڪٽران جو اسپن ڇا هو. پر جيئن ئي هن پنهنجي ماپ مڪمل ڪئي، هوءَ بلڪل ڄاڻي ٿي ته باب جي اليڪٽران جي اسپن کي هيٺئين طرف هدايت ڪئي وئي هئي (هن جي پنهنجي اليڪٽران جي اسپن جي سامهون واري طرف). ڇا هن جو مطلب اهو آهي ته هن جي ماپ کي فوري طور تي باب جي اليڪٽران کي اسپن-ڊائون اسٽيٽ ۾ رکي ٿو؟ اهو ڪيئن ٿي سگهي ٿو جيڪڏهن اليڪٽرانن کي ڌار ڌار ڌار ڪيو وڃي؟ آئن اسٽائن ۽ سندس ساٿين ناٿن روزن ۽ بورس پوڊولسڪي محسوس ڪيو ته انٽيليل سسٽم کي ماپڻ جي ڪهاڻي ايتري سنجيده هئي جو ان سان ڪوانٽم ميڪانڪس جي وجود کي خطرو هو. Einstein-Podolsky-Rosen Paradox (EPR) انھن ٺاھيو آھي ھڪڙو سوچي تجربو استعمال ڪري ٿو جيڪو اسان صرف بيان ڪيو آھي ان نتيجي تي پھتو ته ڪوانٽم ميڪانڪس حقيقت جي مڪمل وضاحت نه ٿي سگھي. هاڻي، بعد ۾ ٿيل نظرياتي تحقيق ۽ ڪيترن ئي ماپن جي بنياد تي، عام راءِ قائم ڪئي وئي آهي ته اي پي آر پيراڊڪس ۾ هڪ غلطي آهي ۽ ڪوانٽم ٿيوري صحيح آهي. ڪوانٽم مڪينيڪل entanglement حقيقي آهي: entangled نظامن جي ماپن سان لاڳاپو ٿيندو جيتوڻيڪ نظام خلا جي وقت ۾ تمام پري آهن.
اچو ته ان صورتحال ڏانهن واپس وڃون جتي اسان ٻه اليڪٽران هڪ اسپن سنگل اسٽيٽ ۾ رکيا ۽ انهن کي ايلس ۽ باب ڏنو. ماپون ٿيڻ کان اڳ اسان اليڪٽران بابت ڇا ٿا چئون؟ ته اهي ٻئي گڏجي هڪ خاص مقدار جي حالت ۾ آهن (اسپن-سنگلٽ). ايلس جي اليڪٽران جي اسپن کي مٿي يا هيٺ ڪرڻ جي برابر آهي. وڌيڪ واضح طور تي، ان جي اليڪٽران جي مقدار جي حالت هڪ جيتري امڪان سان ٿي سگهي ٿي هڪ (اسپن اپ) يا ٻيو (اسپن هيٺ). هاڻي اسان لاءِ امڪان جو تصور اڳي کان وڌيڪ اونهي معنيٰ رکي ٿو. اڳي اسان هڪ خاص مقدار جي حالت (هائيڊروجن ايٽم جي زميني حالت) کي ڏٺو ۽ ڏٺو ته اتي ڪجهه ”ناقص“ سوال آهن، جهڙوڪ ”اليڪٽران ڪٿي آهي؟“ - سوال جن جا جواب صرف امڪاني لحاظ کان موجود آهن. جيڪڏهن اسان "سٺا" سوال پڇون ٿا، جهڙوڪ "هن اليڪٽران جي توانائي ڇا آهي؟"، اسان کي يقيني جواب ملندا. هاڻي، اتي ڪي به ”سٺا“ سوال نه آهن جيڪي اسان ايلس جي اليڪٽران بابت پڇي سگهون ٿا جن جا جواب نه آهن جيڪي باب جي اليڪٽران تي ڀاڙين ٿا. (اسان بيوقوف سوالن جي باري ۾ نه ڳالهائي رهيا آهيون جهڙوڪ "ڇا ايلس جي اليڪٽران کي به هڪ اسپن آهي؟" - سوال جن لاء صرف هڪ جواب آهي.) تنهنڪري، هڪ اڌ ڀريل سسٽم جي پيرا ميٽرز کي طئي ڪرڻ لاء، اسان کي استعمال ڪرڻو پوندو. امڪاني ٻولي. يقين تڏهن ئي پيدا ٿئي ٿو جڏهن اسان انهن سوالن جي وچ ۾ ڪنيڪشن تي غور ڪريون ٿا جيڪي ايلس ۽ باب انهن جي اليڪٽران بابت پڇن ٿا.
اسان ڄاڻي واڻي شروعات ڪئي هڪ آسان ترين ڪوانٽم ميڪيڪل سسٽم سان جنهن کي اسين ڄاڻون ٿا: انفرادي اليڪٽرانن جي اسپن جو نظام. اميد آهي ته ڪوانٽم ڪمپيوٽر به اهڙي سادي سسٽم جي بنياد تي ٺاهيا ويندا. انفرادي اليڪٽرانن جي اسپن سسٽم يا ٻين برابر ڪوانٽم سسٽم کي هاڻي ڪوبٽس (مختصر "ڪانٽم بٽس") سڏيو وڃي ٿو، ڪوانٽم ڪمپيوٽرن ۾ انهن جي ڪردار تي زور ڏئي ٿو، ڊجيٽل ڪمپيوٽرن ۾ عام بٽس جي ادا ڪيل ڪردار وانگر.
اچو ته ھاڻي تصور ڪريون ته اسان ھر اليڪٽران کي ھڪ تمام وڌيڪ پيچيده ڪوانٽم سسٽم سان تبديل ڪيو آھي، جن سان نه رڳو ٻه، ڪوانٽم رياستون. مثال طور، اهي ايلس ۽ باب بار خالص ميگنيشيم جي ڏني. ان کان اڳ جو ايلس ۽ باب پنهنجي الڳ الڳ طريقن سان هلن، انهن جا بار انٽرفيس ڪري سگهن ٿا، ۽ اسان ان ڳالهه تي متفق آهيون ته ائين ڪرڻ سان اهي هڪ خاص عام ڪوانٽم اسٽيٽ حاصل ڪندا آهن. جيئن ئي ايلس ۽ باب جدا ٿي وڃن ٿا، انهن جي ميگنيشيم بارن سان رابطو بند ٿي وڃي ٿو. جيئن ته اليڪٽران جي صورت ۾، هر بار هڪ غير مقرر ڪيل مقدار جي حالت ۾ آهي، جيتوڻيڪ گڏ، جيئن اسان يقين رکون ٿا، اهي هڪ چڱي طرح بيان ڪيل رياست ٺاهيندا آهن. (هن بحث ۾، اسان فرض ڪريون ٿا ته ايلس ۽ باب پنهنجي اندروني حالت کي بغير ڪنهن به طريقي سان پنهنجي ميگنيشيم بارز کي منتقل ڪرڻ جي قابل آهن، جيئن اسان اڳ ۾ فرض ڪيو هو ته ايلس ۽ باب انهن جي اسپن کي تبديل ڪرڻ کان سواء انهن جي اليڪٽرانن کي الڳ ڪري سگھن ٿا.) پر اتي موجود آهي. فرق هن سوچ جي تجربي ۽ اليڪٽران جي تجربي جي وچ ۾ فرق اهو آهي ته هر بار جي ڪوانٽم حالت ۾ غير يقيني صورتحال تمام گهڻي آهي. بار شايد ڪائنات ۾ ايٽم جي تعداد کان وڌيڪ مقدار جي رياستن کي حاصل ڪري سگھي ٿي. هي آهي جتي thermodynamics راند ۾ اچي ٿو. تمام خراب بيان ڪيل سسٽم جيتوڻيڪ ڪجھ چڱي طرح بيان ڪيل ميڪروسکوپي خاصيتون آھن. اهڙي خاصيت آهي، مثال طور، گرمي. گرمي پد هڪ ماپ آهي ته ڪيئن ممڪن آهي ته ڪنهن سسٽم جي ڪنهن به حصي ۾ هڪ خاص اوسط توانائي هجي، اعلي درجه حرارت سان گڏ وڌيڪ توانائي حاصل ڪرڻ جي وڏي امڪان سان. هڪ ٻيو thermodynamic پيرا ميٽر اينٽروپي آهي، جيڪو بنيادي طور تي رياستن جي تعداد جي لاگارٿم جي برابر آهي، جيڪو سسٽم فرض ڪري سگهي ٿو. هڪ ٻي thermodynamic خاصيت جيڪا ميگنيشيم جي بار لاءِ اهم هوندي ان جي خالص مقناطيسائيزيشن آهي، جيڪو بنيادي طور تي هڪ پيرا ميٽر آهي جيڪو ڏيکاري ٿو ته بار ۾ اسپن-ڊائون اليڪٽرانن جي ڀيٽ ۾ ڪيترا وڌيڪ اسپن اپ اليڪٽران آهن.
اسان پنهنجي ڪهاڻيءَ ۾ thermodynamics کي هڪ طريقي سان آندو آهي ته جيئن انهن نظامن کي بيان ڪيو وڃي جن جي ڪوانٽم رياستن جي ٻين نظامن سان جڙيل هجڻ جي ڪري صحيح طور تي معلوم نه آهي. Thermodynamics اهڙي نظام جي تجزيي لاءِ هڪ طاقتور اوزار آهي، پر ان جي ٺاهيندڙن هن طريقي سان ان جي استعمال جو تصور ئي نه ڪيو هو. Sadi Carnot، James Joule، Rudolf Clausius 19هين صديءَ جي صنعتي انقلاب جا انگ اکر هئا، ۽ انهن سڀني سوالن مان سڀ کان وڌيڪ عملي سوالن ۾ دلچسپي ورتي: انجڻون ڪيئن ڪم ڪن ٿيون؟ پريشر، حجم، گرمي پد ۽ گرمي انجڻين جو گوشت ۽ رت آهن. ڪارنٽ قائم ڪيو ته گرميءَ جي صورت ۾ توانائي ڪڏهن به مڪمل طور تي ڪارآمد ڪم ۾ تبديل نه ٿي ٿي سگهي، جيئن لوڊ کڻڻ. ڪجهه توانائي هميشه ضايع ٿي ويندي. Clausius گرمي شامل ڪنهن به عمل دوران توانائي جي نقصان جو تعين ڪرڻ لاء هڪ آفاقي اوزار جي طور تي انٽراپي جي خيال جي پيدائش ۾ هڪ اهم ڪردار ادا ڪيو. هن جي اهم ڪاميابي اهو احساس هو ته اينٽراپي ڪڏهن به گهٽجي نه ٿي - تقريبن سڀني عملن ۾ اها وڌي ٿي. اهي عمل جن ۾ اينٽراپي وڌندي آهي ان کي ناقابل واپسي سڏيو ويندو آهي، خاص طور تي ڇاڪاڻ ته اهي اينٽراپي ۾ گهٽتائي کان سواء واپس نه ٿي سگهن. انگن اکرن جي ترقيءَ لاءِ ايندڙ قدم Clausius، Maxwell ۽ Ludwig Boltzmann (ڪيترن ئي ٻين جي وچ ۾) کنيا ويا - انهن ڏيکاريو ته اينٽراپي هڪ ماپ آهي خرابي جو. عام طور تي، وڌيڪ توهان ڪنهن شيء تي عمل ڪندا آهيو، وڌيڪ خرابي توهان پيدا ڪندا آهيو. ۽ جيتوڻيڪ جيڪڏهن توهان هڪ پروسيس ٺاهيو جنهن جو مقصد آرڊر بحال ڪرڻ آهي، اهو ناگزير طور تي تباهه ٿيڻ کان وڌيڪ اينٽراپي ٺاهيندو - مثال طور، گرمي ڇڏڻ سان. هڪ ڪرين جيڪا اسٽيل جي شعاعن کي مڪمل ترتيب سان رکي ٿي، اها شعاعن جي ترتيب جي لحاظ کان ترتيب ٺاهي ٿي، پر ان جي آپريشن دوران اها ايتري گرمي پيدا ڪري ٿي جو مجموعي طور تي انٽراپي اڃا به وڌي وڃي ٿي.
پر تڏهن به، 19هين صديءَ جي فزڪسدانن جي Thermodynamics جي نظريي ۽ ڪوانٽم entanglement سان جڙيل نظريي جي وچ ۾ فرق ايترو وڏو نه آهي جيترو لڳي ٿو. هر دفعي جڏهن ڪو نظام ڪنهن خارجي ايجنٽ سان رابطو ڪري ٿو، ان جي ڪوانٽم رياست ايجنٽ جي ڪوانٽم رياست سان جڙيل ٿي وڃي ٿي. عام طور تي، هي انتشار سسٽم جي ڪوانٽم رياست جي غير يقيني صورتحال ۾ اضافو ڪري ٿو، ٻين لفظن ۾، ڪوانٽم رياستن جي تعداد ۾ اضافو جنهن ۾ سسٽم ٿي سگهي ٿو. ٻين سسٽم سان رابطي جي نتيجي ۾، اينٽراپي، سسٽم ۾ موجود مقدار جي رياستن جي تعداد جي لحاظ سان بيان ڪيل، عام طور تي وڌي ٿو.
عام طور تي، ڪوانٽم ميڪانڪس فزيڪل سسٽم جي خصوصيت لاءِ هڪ نئون طريقو مهيا ڪري ٿو جنهن ۾ ڪجهه پيرا ميٽرز (جهڙوڪ خلا ۾ پوزيشن) غير يقيني بڻجي وڃن ٿا، پر ٻيا (جهڙوڪ توانائي) اڪثر يقين سان سڃاتا ويندا آهن. ڪوانٽم entanglement جي صورت ۾، سسٽم جي ٻن بنيادي طور تي الڳ الڳ حصن ۾ هڪ ڄاڻايل عام مقدار جي حالت آهي، ۽ هر حصو الڳ الڳ هڪ غير يقيني حالت آهي. entanglement جو هڪ معياري مثال هڪ واحد حالت ۾ اسپن جو هڪ جوڙو آهي، جنهن ۾ اهو ٻڌائڻ ناممڪن آهي ته ڪهڙي اسپن مٿي آهي ۽ ڪهڙي هيٺ آهي. وڏي سسٽم ۾ ڪوانٽم اسٽيٽ جي غير يقيني صورتحال لاءِ thermodynamic طريقه ڪار جي ضرورت هوندي آهي جنهن ۾ ميڪرو اسڪوپي پيراميٽرس جهڙوڪ درجه حرارت ۽ اينٽراپي وڏي درستگي سان سڃاتا ويندا آهن، جيتوڻيڪ سسٽم ۾ ڪيتريون ئي ممڪن خوردبيني ڪوانٽم رياستون هونديون آهن.
ڪوانٽم ميڪانڪس، انٽيگلمينٽ ۽ thermodynamics جي شعبن ۾ اسان جو مختصر سير مڪمل ڪرڻ کان پوءِ، اچو ته هاڻي اهو سمجهڻ جي ڪوشش ڪريون ته اهو سڀ ڪجهه ان حقيقت کي ڪيئن سمجهڻ جي طرف وٺي وڃي ٿو ته بليڪ هول جو گرمي پد آهي. ان طرف پھريون قدم بل انروھ (Bill Unruh) ڪيو - ھن ڏيکاريو ته فليٽ اسپيس ۾ ھڪ تيز رفتار مبصر جو گرمي پد ان جي تيز رفتاريءَ جي برابر ھوندو جنھن کي 2π سان ورهايو ويندو. Unruh جي حسابن جي ڪنجي اها آهي ته هڪ مبصر مسلسل تيز رفتاري سان هڪ خاص سمت ۾ حرڪت ڪري ٿو، صرف فليٽ اسپيس ٽائيم جو اڌ حصو ڏسي سگهي ٿو. ٻيو اڌ بنيادي طور تي هڪ افق جي پويان هڪ بليڪ هول وانگر آهي. پهرين ته اهو ناممڪن لڳي ٿو: فليٽ اسپيس ٽائيم ڪيئن ٿي سگهي ٿو بليڪ هول جي افق وانگر؟ اهو سمجهڻ لاءِ ته اهو ڪيئن نڪتو، اچو ته اسان جي وفادار مبصرن ايلس، باب ۽ بل کي مدد لاءِ سڏين. اسان جي درخواست تي، اهي باب ۽ بل جي وچ ۾ ايلس سان قطار ڪن ٿا، ۽ هر هڪ جوڙي ۾ مبصرن جي وچ ۾ فاصلو بلڪل 6 ڪلوميٽر آهي. اسان اتفاق ڪيو ته ڪنهن وقت صفر ايلس راڪيٽ ۾ ٽپو ڏيندو ۽ بل ڏانهن اڏامندو (۽ انهي ڪري باب کان پري) مسلسل تيز رفتار سان. ان جو راڪيٽ تمام سٺو آهي، ڪشش ثقل جي رفتار کان 1,5 ٽريلين ڀيرا وڌيڪ تيز رفتاري کي وڌائڻ جي قابل آهي جنهن سان شيون ڌرتيء جي مٿاڇري جي ويجهو هلن ٿيون. يقينن، ايلس لاءِ اهڙي تيزيءَ کي برداشت ڪرڻ آسان ناهي، پر، جيئن اسان هاڻي ڏسنداسين، اهي انگ هڪ مقصد لاءِ چونڊيا ويا آهن؛ ڏينهن جي آخر ۾، اسان صرف امڪاني موقعن تي بحث ڪري رهيا آهيون، بس. بلڪل ان وقت جڏهن ايلس هن جي راڪيٽ ۾ ٽپو ڏئي، باب ۽ بل هن ڏانهن موج. (اسان کي لفظ استعمال ڪرڻ جو حق آهي ”بلڪل ان وقت جڏهن...“، ڇاڪاڻ ته جڏهن ايلس اڃا پنهنجي اڏام شروع نه ڪئي آهي، هوءَ باب ۽ بل جي حوالي سان ساڳي فريم ۾ آهي، تنهن ڪري اهي سڀئي پنهنجون ڪلون هم وقت سازي ڪري سگهن ٿيون. .) ايلس هٿ ڪندي، يقيناً، بل کي هن ڏانهن ڏسندي آهي: بهرحال، راڪيٽ ۾ هئڻ ڪري، هوءَ هن کي اڳ ۾ ئي ڏسندي، جيڪڏهن هوءَ جتي رهي ٿي، اتي ئي رهي ها، ڇاڪاڻ ته هن جو راڪيٽ هن ڏانهن بلڪل اڏامي رهيو آهي. ان جي برعڪس، هوءَ باب کان پري ٿي وڃي ٿي، تنهنڪري اسان معقول طور تي اهو فرض ڪري سگهون ٿا ته هوءَ کيس ٿوري دير کان پوءِ هن ڏانهن موڙيندي ڏسندي، جيڪڏهن هوءَ ساڳي جاءِ تي رهي ها. پر سچ اڃا به وڌيڪ حيرت انگيز آهي: هوء باب کي ڏسڻ ۾ نه ايندي! ٻين لفظن ۾، اهي فوٽوون جيڪي باب جي لڙڪندڙ هٿ مان ايلس ڏانهن اڏامندا آهن، اهي ڪڏهن به هن کي پڪڙي نه سگهندا، ايستائين جو هوءَ ڪڏهن به روشنيءَ جي رفتار تائين پهچي نه سگهندي. جيڪڏهن باب ايلس جي ٿورو ويجھو هئڻ ڪري، لڙڪڻ شروع ڪري ڇڏي ها، ته پوءِ اهي فوٽوون جيڪي هن جي وڃڻ جي وقت هن کان پري ٿي ويا هئا، هن کي اونڌو ڪري ڇڏين ها، ۽ جيڪڏهن هو ٿورو پري هجي ها ته به هن کي اونڌو نه ڪن ها. اهو ان لحاظ کان آهي ته اسان چئون ٿا ته ايلس صرف اسپيس ٽائيم جو اڌ ڏسي ٿو. هن وقت جڏهن ايلس هلڻ شروع ڪري ٿي، باب ان افق کان ٿورو اڳتي آهي جنهن کي ايلس ڏسي ٿي.
اسان جي quantum entanglement جي بحث ۾، اسان ان خيال جا عادي ٿي ويا آهيون ته جيتوڻيڪ ڪوانٽم ميڪيڪل سسٽم مجموعي طور تي هڪ مخصوص مقدار جي حالت رکي ٿو، ٿي سگهي ٿو ان جي ڪجهه حصن ۾ اها نه هجي. حقيقت ۾، جڏهن اسان هڪ پيچيده ڪوانٽم سسٽم تي بحث ڪريون ٿا، ته ان جو ڪجهه حصو thermodynamics جي لحاظ کان چڱي طرح بيان ڪري سگهجي ٿو: ان کي چڱي طرح مقرر ڪري سگهجي ٿو درجه حرارت، پوري نظام جي انتهائي غير يقيني مقدار جي حالت جي باوجود. اسان جي آخري ڪهاڻي جنهن ۾ ايلس، باب ۽ بل شامل آهن ڪجهه اهڙي صورتحال آهي، پر اسان هتي جنهن ڪوانٽم سسٽم جي ڳالهه ڪري رهيا آهيون، اهو خالي اسپيس ٽائيم آهي، ۽ ايلس ان جو اڌ حصو ڏسي ٿي. اچو ته هڪ رزرويشن ڪريون ته خلائي وقت مجموعي طور پنهنجي زميني حالت ۾ آهي، جنهن جو مطلب آهي ته ان ۾ ڪي به ذرڙا نه آهن (يقيناً، ايلس، باب، بل ۽ راڪيٽ جي ڳڻپ نه ڪجي). پر خلائي وقت جو اهو حصو جيڪو ايلس ڏسي ٿو اهو زميني حالت ۾ نه هوندو، پر هڪ اهڙي حالت ۾ هوندو جيڪو ان جي حصي سان جڙيل هوندو جيڪو هوء نه ڏسي. ايلس پاران محسوس ڪيل خلائي وقت هڪ پيچيده، غير مقرر ڪيل ڪوانٽم رياست ۾ آهي جنهن کي محدود درجه حرارت سان منسوب ڪيو ويو آهي. Unruh جي حسابن مان ظاهر ٿئي ٿو ته اهو گرمي پد تقريبا 60 نانوڪيلون آهي. مختصر ۾، جيئن ايلس تيز ٿئي ٿي، تيئن هوءَ شعاعن جي گرم غسل ۾ غرق ٿيڻ لڳي ٿي جنهن جي درجه حرارت برابر (مناسب يونٽن ۾) تيز رفتاري سان ورهايل آهي.
چانور. 7.1. ايلس آرام کان تيز رفتاري سان هلندي آهي، جڏهن ته باب ۽ بل بيڪار رهندا آهن. ايلس جي تيز رفتاري بلڪل اهڙي آهي ته هوءَ ڪڏهن به اهي فوٽوون نه ڏسندي جيڪي باب پنهنجي طريقي سان t = 0 تي موڪلي ٿو. جڏهن ته، هن کي اهي فوٽوز ملي ٿي جيڪي بل هن کي t = 0 تي موڪليا آهن. نتيجو اهو آهي ته ايلس صرف هڪ اڌ خلائي وقت جو مشاهدو ڪرڻ جي قابل آهي.
انروح جي حسابن جي باري ۾ عجيب ڳالهه اها آهي ته جيتوڻيڪ اهي شروع کان آخر تائين خالي جاءِ ڏانهن اشارو ڪن ٿا، اهي ڪنگ ليئر جي مشهور لفظن جي تضاد ڪن ٿا، "ڪجهه به نه ٿو اچي." خالي جاء ڪيئن پيچيده ٿي سگهي ٿي؟ ذرڙا ڪٿان اچن ٿا؟ حقيقت اها آهي ته ڪوانٽم ٿيوري موجب، خالي جاءِ بلڪل به خالي نه آهي. ان ۾، هتي ۽ اتي، مختصر-رهندڙ حوصلا مسلسل ظاهر ٿيندا آهن ۽ غائب ٿي ويندا آهن، جنهن کي مجازي ذرات سڏيو ويندو آهي، جنهن جي توانائي ٻنهي مثبت ۽ منفي ٿي سگهي ٿي. ڏور مستقبل کان هڪ مبصر- اچو ته هن کي ڪيرول سڏين- جيڪو تقريبن سموري خالي جاء ڏسي سگهي ٿو، اها تصديق ڪري سگهي ٿي ته ان ۾ ڪو به ڊگهو ذرو موجود ناهي. ان کان علاوه، خلائي وقت جي ان حصي ۾ مثبت توانائي سان گڏ ذرڙن جي موجودگي جنهن جو ايلس مشاهدو ڪري سگهي ٿي، ڪوانٽم انٽيگلمينٽ جي ڪري، ايلس لاءِ غير مشاهدي واري خلائي وقت جي حصي ۾ توانائي جي برابر ۽ مخالف نشاني جي اتساهه سان جڙيل آهي. خالي اسپيس ٽائيم بابت سڄي حقيقت کيرول تي ظاهر ٿئي ٿي، ۽ اها سچائي اها آهي ته اتي ڪو به ذرڙو نه آهي. بهرحال، ايلس جو تجربو کيس ٻڌائي ٿو ته ذرڙا موجود آهن!
پر پوءِ اهو معلوم ٿئي ٿو ته انروح پاران ڪيل درجه حرارت صرف هڪ افسانو لڳي ٿو - اهو تمام گهڻو فليٽ اسپيس جي ملڪيت ناهي، بلڪه هڪ مبصر جي ملڪيت آهي جيڪو فليٽ اسپيس ۾ مسلسل تيز رفتار جو تجربو ڪري ٿو. جڏهن ته، ڪشش ثقل خود هڪ ئي ”فرضي“ قوت آهي ان لحاظ کان ته ”تيز رفتار“ جيڪا ان جو سبب بڻجندي آهي، هڪ وکر ميٽرڪ ۾ جيوڊيسڪ سان گڏ حرڪت کان وڌيڪ ڪجهه به ناهي. جيئن اسان باب 2 ۾ وضاحت ڪئي، آئن اسٽائن جي مساوات جو اصول ٻڌائي ٿو ته تيز رفتاري ۽ ڪشش ثقل بنيادي طور تي برابر آهن. انهيءَ نقطي نظر کان، بليڪ هول جي افق جي باري ۾ ڪا خاص حيران ڪندڙ ڳالهه نه آهي، جنهن جو گرمي پد Unruh جي تيز رفتار مبصر جي درجه حرارت جي حساب ڪتاب جي برابر هجي. پر، ڇا اسان پڇي سگھون ٿا، اسان کي درجه حرارت کي طئي ڪرڻ لاء تيز رفتار جي ڪهڙي قدر استعمال ڪرڻ گهرجي؟ بليڪ هول کان ڪافي پري وڃڻ سان، اسان ان جي ڪشش ثقل جي ڪشش کي ڪمزور بڻائي سگهون ٿا جيترو اسان چاهيون ٿا. ڇا ان جو مطلب اهو آهي ته بليڪ هول جي اثرائتي درجه حرارت کي طئي ڪرڻ لاءِ جنهن کي اسين ماپون ٿا، اسان کي ضرورت آهي ته ان جي مطابق هڪ ننڍڙي قدر تيز رفتاري جو استعمال ڪجي؟ اهو سوال ڪافي ڳنڀير ثابت ٿئي ٿو، ڇاڪاڻ ته، جيئن اسان يقين رکون ٿا، ڪنهن به شيء جو گرمي پد تي گهٽجي نه ٿو سگهي. اهو فرض ڪيو ويو آهي ته ان ۾ ڪجهه مقرر ڪيل محدود قدر آهن جيڪي هڪ تمام پري مبصر کان به ماپي سگهجن ٿيون.
جو ذريعو: www.habr.com