Wilujeng Poé Kosmonautik! Urang dikirim ka imah percetakan . Dina mangsa poé ieu ahli astrofisika némbongkeun ka sakuliah dunya kumaha rupa liang hideung. Kabeneran? Kami henteu nyangka 😉 Janten antosan, buku anu luar biasa bakal muncul pas, ditulis ku Steven Gabser sareng France Pretorius, ditarjamahkeun ku astronom Pulkovo anu saé alias Astrodedus Kirill Maslennikov, diédit sacara ilmiah ku Vladimir Surdin legendaris sareng dirojong ku publikasina ku Yayasan lintasan.
Excerpt "Térmodinamika of black hole" handapeun cut.
Nepi ka ayeuna, urang geus nganggap black hole salaku objék astrofisika anu kabentuk dina mangsa ledakan supernova atawa perenahna di puseur galaksi. Urang niténan aranjeunna sacara teu langsung ku cara ngukur akselerasi béntang deukeut maranéhna. Deteksi gelombang gravitasi LIGO anu kasohor dina 14 Séptémber 2015 mangrupikeun conto observasi anu langkung langsung ngeunaan tabrakan black hole. Alat-alat matematik anu kami anggo pikeun langkung ngartos sipat black hole nyaéta: géométri diferensial, persamaan Einstein, sareng metode analitik sareng numerik anu kuat anu dianggo pikeun ngarengsekeun persamaan Einstein sareng ngajelaskeun géométri ruang-waktu anu nyababkeun liang hideung. Sareng pas urang tiasa masihan pedaran kuantitatif lengkep ngeunaan rohangan-waktos anu dihasilkeun ku black hole, tina sudut pandang astrofisika, topik black hole tiasa dianggap ditutup. Tina sudut pandang téoritis anu langkung lega, masih seueur rohangan pikeun éksplorasi. Tujuan tina bab ieu nyaéta pikeun nyorot sababaraha kamajuan téoritis dina fisika black hole modern, dimana ideu tina térmodinamika sareng téori kuantum digabungkeun sareng rélativitas umum pikeun nimbulkeun konsép énggal anu teu kaduga. Gagasan dasar nyaéta liang hideung henteu ngan ukur objék géométri. Aranjeunna gaduh suhu, aranjeunna gaduh éntropi anu ageung, sareng aranjeunna tiasa nunjukkeun manifestasi entanglement kuantum. Diskusi kami ngeunaan aspék térmodinamik sareng kuantum tina fisika black hole bakal langkung sempalan sareng deet tibatan analisa fitur geometris murni ruang-waktos dina liang hideung anu dibere dina bab saméméhna. Tapi ieu, sarta hususna kuantum, aspék mangrupa bagian penting tur vital tina panalungtikan téoritis lumangsung dina black hole, sarta kami bakal coba pisan teuas nepikeun, lamun teu rinci kompléks, lajeng sahenteuna sumanget karya ieu.
Dina rélativitas umum klasik - lamun urang ngobrol ngeunaan géométri diferensial solusi pikeun persamaan Einstein - black hole sabenerna hideung dina harti yén euweuh bisa kabur ti aranjeunna. Stephen Hawking némbongkeun yén kaayaan ieu robah sagemblengna nalika urang nyandak épék kuantum kana akun: black hole tétéla emit radiasi dina suhu nu tangtu, katelah hawa Hawking. Pikeun liang hideung tina ukuran astrofisika (nyaéta, tina stellar-mass ka supermassive black hole), suhu Hawking tiasa diabaikan dibandingkeun sareng suhu latar tukang gelombang mikro kosmis - radiasi anu ngeusian sakumna Alam Semesta, anu, ku jalan kitu, tiasa. sorangan dianggap varian radiasi Hawking. Itungan Hawking pikeun nangtukeun suhu black hole mangrupa bagian tina program panalungtikan nu leuwih gede dina widang nu disebut black hole thermodynamics. Bagian badag sejen tina program ieu ulikan ngeunaan éntropi black hole, nu ngukur jumlah informasi leungit dina black hole. Objék biasa (sapertos cangkir cai, blok magnésium murni, atanapi béntang) ogé gaduh éntropi, sareng salah sahiji pernyataan sentral tina térmodinamika black hole nyaéta yén black hole dina ukuran anu tangtu gaduh éntropi langkung seueur tibatan bentuk anu sanés. zat nu bisa dikandung dina wewengkon nu ukuranana sarua, tapi tanpa formasi black hole.
Tapi saencan urang teuleum jero kana isu sabudeureun radiasi Hawking jeung éntropi black hole, hayu urang nyandak jalan nyimpang gancang kana widang mékanika kuantum, termodinamika, jeung entanglement. Mékanika kuantum dikembangkeun utamana dina taun 1920-an, jeung tujuan utamana nyaéta pikeun ngajelaskeun partikel zat nu leutik pisan, saperti atom. Kamekaran mékanika kuantum nyababkeun érosi konsép dasar fisika salaku posisi pasti tina partikel individu: tétéla, contona, posisi éléktron nalika gerak ngurilingan inti atom teu tiasa ditangtukeun sacara akurat. Gantina, éléktron ditugaskeun disebut orbit, nu posisi sabenerna maranéhanana ngan bisa ditangtukeun dina rasa probabilistik. Pikeun tujuan urang, kumaha oge, hal anu penting pikeun teu ngalih gancang teuing ka sisi probabilistik ieu hal. Hayu urang nyandak conto pangbasajanna: atom hidrogén. Bisa jadi dina kaayaan kuantum tangtu. Kaayaan pangbasajanna atom hidrogén, disebut kaayaan taneuh, nyaéta kaayaan kalawan énergi panghandapna, sarta énergi ieu persis dipikawanoh. Sacara umum, mékanika kuantum ngamungkinkeun urang (dina prinsipna) terang kaayaan sistem kuantum naon waé kalayan akurasi mutlak.
Probabilitas lumangsung nalika urang naroskeun sababaraha jinis patarosan ngeunaan sistem mékanis kuantum. Contona, lamun geus pasti aya atom hidrogén dina kaayaan taneuh, urang bisa nanya, "Dimana éléktron?" sarta nurutkeun hukum kuantum
mékanika, urang ngan bakal meunang sababaraha estimasi tina probabiliti pikeun patarosan ieu, kira-kira hal kawas: "sigana éléktron lokasina dina jarak nepi ka satengah angstrom ti inti atom hidrogén" (hiji angstrom sarua jeung 
méter). Tapi urang boga kasempetan, ngaliwatan prosés fisik tangtu, pikeun manggihan posisi éléktron jauh leuwih akurat ti hiji angstrom. Prosés anu cukup umum dina fisika diwangun ku némbak foton anu panjang gelombangna pondok pisan kana éléktron (atawa, sakumaha ceuk fisikawan, paburencay foton ku éléktron) - sanggeus éta urang bisa ngarekonstruksikeun lokasi éléktron dina momen scattering jeung akurasi kurang leuwih sarua jeung panjang gelombang foton. Tapi prosés ieu bakal ngarobah kaayaan éléktron, ku kituna sanggeus ieu moal aya deui dina kaayaan taneuh atom hidrogén sarta moal boga énergi pasti. Tapi pikeun sawatara waktu posisina bakal ampir persis ditangtukeun (kalayan akurasi panjang gelombang foton dipaké pikeun ieu). Estimasi awal posisi éléktron ngan bisa dijieun dina rasa probabilistik kalawan akurasi kira-kira hiji angstrom, tapi lamun geus diukur urang nyaho persis naon éta. Pondokna, lamun urang ngukur hiji sistem mékanis kuantum dina sababaraha cara, teras, sahenteuna dina rasa konvensional, urang "maksa" kana kaayaan kalawan nilai tangtu kuantitas urang ukur.
Mékanika kuantum lumaku teu ngan pikeun sistem leutik, tapi (kami yakin) pikeun sakabéh sistem, tapi pikeun sistem badag aturan mékanis kuantum gancang jadi pisan kompléks. Hiji konsép konci téh entanglement kuantum, conto basajan nu konsép spin. Éléktron individu boga spin, jadi dina prakna hiji éléktron tunggal bisa boga spin diarahkeun kaluhur atanapi kahandap kalayan hormat ka sumbu spasial dipilih. Putaran éléktron mangrupa kuantitas anu bisa diobservasi sabab éléktron ngahasilkeun médan magnét anu lemah, sarupa jeung médan bar magnét. Lajeng spin up hartina kutub kalér éléktron nunjuk ka handap, sarta spin handap hartina kutub kalér nunjuk ka luhur. Dua éléktron bisa ditempatkeun dina kaayaan kuantum conjugated, nu salah sahijina boga spin ka luhur jeung lianna boga spin ka handap, tapi teu mungkin mun ngabejaan éléktron mana nu spin. Intina, dina kaayaan dasar atom hélium, dua éléktron aya dina kaayaan ieu, disebut spin singlet, sabab total spin duanana éléktron nyaéta nol. Lamun urang misahkeun dua éléktron ieu tanpa ngarobah spins maranéhanana, urang masih bisa disebutkeun yen aranjeunna spin singlets babarengan, tapi urang masih teu bisa nyebutkeun naon spin salah sahijina bakal individual. Ayeuna, lamun urang ngukur salah sahiji spins maranéhanana sarta ngadegkeun éta diarahkeun ka luhur, lajeng urang bakal lengkep yakin yén kadua diarahkeun ka handap. Dina kaayaan ieu, urang nyebutkeun yén spins anu entangled-sanes ku sorangan boga nilai definite, bari babarengan aranjeunna dina kaayaan kuantum definite.
Einstein prihatin pisan kana fenomena entanglement: sigana ngancem prinsip dasar téori rélativitas. Hayu urang nganggap kasus dua éléktron dina kaayaan spin singlet, nalika aranjeunna jauh di spasi. Anu pasti, hayu Alice nyandak salah sahiji sareng Bob nyandak anu sanés. Hayu urang nyebutkeun yén Alice diukur spin éléktron nya jeung kapanggih yén éta diarahkeun ka luhur, tapi Bob teu ngukur nanaon. Nepi ka Alice nedunan ukuranana, mustahil pikeun ngabejaan naon spin éléktron na. Tapi pas anjeunna réngsé pangukuran, anjeunna terang pisan yén spin éléktron Bob diarahkeun ka handap (arah anu sabalikna tina spin éléktron dirina). Naha ieu hartosna yén pangukuranna langsung nempatkeun éléktron Bob dina kaayaan spin-down? Kumaha ieu tiasa kajantenan upami éléktron dipisahkeun sacara spasial? Einstein jeung kolaborator na Nathan Rosen jeung Boris Podolsky ngarasa yén carita ngukur sistem entangled serius pisan yén éta ngancam pisan ayana mékanika kuantum. The Einstein-Podolsky-Rosen Paradox (EPR) aranjeunna ngarumuskeun ngagunakeun ékspérimén pamikiran sarupa hiji urang ngan digambarkeun pikeun menyimpulkan yén mékanika kuantum teu bisa jadi gambaran lengkep realitas. Ayeuna, dumasar kana panalungtikan téoritis salajengna sareng seueur pangukuran, pendapat umum parantos netepkeun yén paradoks EPR ngandung kasalahan sareng téori kuantum leres. Entanglement mékanis kuantum nyata: ukuran sistem entangled bakal correlate sanajan sistem anu jauh eta dina spasi-waktu.
Hayu urang balik deui ka kaayaan dimana urang nempatkeun dua éléktron dina kaayaan spin singlet sarta masihan ka Alice jeung Bob. Naon anu urang tiasa nyarioskeun ngeunaan éléktron sateuacan pangukuran dilakukeun? Éta duanana babarengan dina kaayaan kuantum tangtu (spin-singlet). Putaran éléktron Alice sarua kamungkinan diarahkeun ka luhur atawa ka handap. Leuwih tepatna, kaayaan kuantum éléktron na bisa mibanda probability sarua hiji (spin up) atawa lianna (spin handap). Ayeuna keur urang konsép probabiliti nyokot harti deeper ti saméméhna. Saméméhna urang nempo kaayaan kuantum tangtu (kaayaan dasar atom hidrogén) jeung nempo yén aya sababaraha patarosan "henteu merenah", kayaning "Dimana éléktron?" - patarosan nu jawaban aya ngan dina rasa probabilistik. Upami urang naroskeun patarosan "saé", sapertos "Naon énergi éléktron ieu?", urang bakal nampi jawaban anu pasti. Ayeuna, teu aya patarosan "saé" anu tiasa urang naroskeun ngeunaan éléktron Alice anu henteu gaduh jawaban anu gumantung kana éléktron Bob. (Simkuring nuju teu ngawangkong ngeunaan patarosan bodo kawas "Naha éléktron Alice urang malah boga spin a?" - patarosan nu aya ngan hiji jawaban.) Ku kituna, pikeun nangtukeun parameter tina hiji satengah tina sistem entangled, urang kudu make. basa probabilistik. Kapastian ngan timbul nalika urang nganggap hubungan antara patarosan anu Alice sareng Bob tiasa naroskeun ngeunaan éléktronna.
Urang ngahaja dimimitian ku salah sahiji sistem mékanis kuantum pangbasajanna urang terang: sistem spins éléktron individu. Aya harepan yén komputer kuantum bakal diwangun dina dasar sistem basajan sapertos. Sistem spin éléktron individu atawa sistem kuantum sarimbag séjénna ayeuna disebut qubits (singketan tina "bit kuantum"), nekenkeun peranna dina komputer kuantum, sarupa jeung peran nu dicoo ku bit biasa dina komputer digital.
Hayu urang ngabayangkeun yén unggal éléktron diganti ku sistem kuantum leuwih kompleks jeung loba, teu ngan dua, kaayaan kuantum. Contona, aranjeunna masihan Alice jeung Bob bar magnésium murni. Saméméh Alice jeung Bob indit cara misah maranéhanana, bar maranéhanana bisa interaksi, sarta kami satuju yén dina ngalakukeun kitu aranjeunna acquire kaayaan kuantum umum tangtu. Pas Alice jeung Bob misah, bar magnésium maranéhanana eureun interacting. Saperti dina kasus éléktron, unggal bar aya dina kaayaan kuantum indeterminate, sanajan babarengan, sakumaha urang yakin, aranjeunna ngabentuk kaayaan well-diartikeun. (Dina sawala ieu, urang nganggap yén Alice jeung Bob bisa mindahkeun bar magnésium maranéhanana tanpa disturbing kaayaan internal maranéhanana dina cara naon baé, sagampil kami saméméhna nganggap yén Alice jeung Bob bisa misahkeun éléktron entangled maranéhanana tanpa ngarobah spins maranéhanana.) Tapi aya. bédana Bedana antara percobaan pamikiran ieu jeung percobaan éléktron nyaéta yén kateupastian dina kaayaan kuantum unggal bar téh gede pisan. Bar bisa ogé acquire leuwih kaayaan kuantum ti jumlah atom di Alam Semesta. Ieu dimana térmodinamika asalna kana antrian. Sistem anu teu jelas pisan tiasa gaduh sababaraha ciri makroskopis anu jelas. Ciri sapertos kitu, contona, suhu. Suhu mangrupikeun ukuran sabaraha kamungkinan bagian mana waé tina sistem ngagaduhan énergi rata-rata anu tangtu, kalayan suhu anu langkung luhur pakait sareng kamungkinan anu langkung ageung gaduh énergi anu langkung ageung. Parameter térmodinamik séjén nyaéta éntropi, nu dasarna sarua jeung logaritma tina jumlah kaayaan hiji sistem bisa nganggap. Karakteristik térmodinamik séjén anu penting pikeun bar magnésium nyaéta magnetisasi bersih, anu dasarna mangrupikeun parameter anu nunjukkeun sabaraha langkung seueur éléktron spin-up dina bar tibatan éléktron spin-down.
Urang mawa térmodinamik kana carita urang salaku cara pikeun ngajelaskeun sistem nu kaayaan kuantum teu persis dipikawanoh alatan entanglement maranéhanana jeung sistem lianna. Térmodinamika mangrupikeun alat anu kuat pikeun nganalisis sistem sapertos kitu, tapi panyipta na henteu ngabayangkeun aplikasina ku cara ieu. Sadi Carnot, James Joule, Rudolf Clausius éta inohong revolusi industri abad ka-XNUMX, sarta maranéhanana éta kabetot dina paling praktis tina sagala patarosan: kumaha mesin jalan? Tekanan, volume, suhu sareng panas mangrupikeun daging sareng getih mesin. Carnot netepkeun yén énérgi dina bentuk panas moal pernah tiasa dirobih lengkep janten padamelan anu mangpaat sapertos ngangkat beban. Sababaraha énergi bakal salawasna wasted. Clausius ngadamel kontribusi anu ageung pikeun nyiptakeun ideu éntropi salaku alat universal pikeun nangtukeun karugian énergi dina prosés naon waé anu ngalibetkeun panas. Pencapaian utama nya éta realisasi yén éntropi pernah turun - dina ampir sakabéh prosés naek. Prosés dimana éntropi nambahan disebut teu bisa balik, persis sabab teu bisa dibalikkeun tanpa ngurangan éntropi. Léngkah saterusna pikeun ngembangkeun mékanika statistik dicandak ku Clausius, Maxwell sareng Ludwig Boltzmann (diantara seueur anu sanésna) - aranjeunna nunjukkeun yén éntropi mangrupikeun ukuran karusuhan. Biasana, beuki anjeun meta dina hiji hal, beuki gangguan anjeun nyieun. Komo lamun mendesain prosés anu tujuanana pikeun mulangkeun urutan, éta inevitably bakal nyieun leuwih éntropi ti bakal ancur-contona, ku ngaleupaskeun panas. A bango nu iklas balok baja dina urutan sampurna nyiptakeun urutan dina watesan susunan balok, tapi salila operasi na dibangkitkeun jadi loba panas nu éntropi sakabéh masih naek.
Tapi tetep, bédana antara panempoan térmodinamika para fisikawan abad ka-XNUMX sareng pandangan anu aya hubunganana sareng entanglement kuantum henteu saé sapertos sigana. Unggal waktos sistem berinteraksi sareng agén éksternal, kaayaan kuantum na janten entangled sareng kaayaan kuantum agén. Ilaharna, entanglement ieu ngakibatkeun paningkatan dina kateupastian tina kaayaan kuantum sistem, dina basa sejen, kana paningkatan dina jumlah kaayaan kuantum nu sistem bisa. Salaku hasil tina interaksi jeung sistem sejen, éntropi, didefinisikeun dina watesan jumlah kaayaan kuantum sadia pikeun sistem, biasana naek.
Sacara umum, mékanika kuantum nyadiakeun cara anyar pikeun ciri sistem fisik nu sababaraha parameter (saperti posisi dina spasi) jadi teu pasti, tapi batur (kayaning énergi) mindeng dipikawanoh kalawan pasti. Dina kasus entanglement kuantum, dua bagian dasarna misah tina sistem boga kaayaan kuantum umum dipikawanoh, sarta unggal bagian misah boga kaayaan uncertainty. Hiji conto baku tina entanglement mangrupakeun sapasang spins dina kaayaan singlet, nu teu mungkin keur ngabejaan mana spin na luhur jeung nu handap. Kateupastian kaayaan kuantum dina sistem badag merlukeun pendekatan termodinamika nu parameter makroskopis kayaning suhu jeung éntropi dipikawanoh kalawan akurasi hébat, sanajan sistem boga loba mungkin kaayaan kuantum mikroskopis.
Saanggeus réngsé piknik ringkes urang kana widang mékanika kuantum, entanglement jeung térmodinamik, hayu urang ayeuna coba ngartos kumaha sadayana ieu ngabalukarkeun pamahaman kanyataan yén black hole boga suhu. Léngkah munggaran pikeun ieu dilakukeun ku Bill Unruh - anjeunna nunjukkeun yén pangamat anu ngagancangan dina rohangan datar bakal gaduh suhu anu sami sareng akselerasina dibagi 2π. Konci pikeun itungan Unruh nyaéta yén panitén anu gerak kalayan akselerasi konstan dina arah anu tangtu ngan ukur tiasa ningali satengah tina spasi-waktu datar. Babak kadua dasarna aya di tukangeun cakrawala anu sami sareng liang hideung. Mimitina sigana teu mungkin: kumaha ruang-waktu datar tiasa berperilaku sapertos cakrawala tina black hole? Pikeun ngartos kumaha ieu tétéla, hayu urang nelepon ka pengamat satia urang Alice, Bob jeung Bill pikeun pitulung. Dina pamundut urang, aranjeunna baris nepi, kalawan Alice antara Bob jeung Bill, sarta jarak antara pengamat dina unggal pasangan persis 6 kilométer. Urang sapuk yén dina waktu enol Alice bakal luncat kana rokét jeung ngapung ka arah Bill (jeung kituna jauh ti Bob) jeung akselerasi konstan. Rokétna saé pisan, sanggup ngamekarkeun akselerasi 1,5 triliun kali langkung ageung tibatan akselerasi gravitasi dimana obyék gerak caket permukaan Bumi. Tangtosna, henteu gampang pikeun Alice nahan akselerasi sapertos kitu, tapi, sakumaha anu ayeuna urang tingali, nomer ieu dipilih pikeun tujuan; Dina ahir poé, urang ngan ngabahas kasempetan poténsial, éta sadayana. Persis di momen nalika Alice jumps kana rokét nya, Bob jeung Bill gelombang ka dirina. (Urang boga hak ngagunakeun ungkapan "persis di momen nalika ...", sabab bari Alice teu acan ngamimitian penerbangan na, manehna aya dina pigura rujukan sarua salaku Bob jeung Bill, ngarah kabeh bisa nyingkronkeun jam maranéhanana. .) Waving Alice, tangtosna, nilik Bill ka dirina: kumaha oge, keur di rokét, manéhna baris nempo manéhna saméméhna ti ieu bakal kajadian lamun manéhna cicing di mana manéhna, sabab rokét nya jeung manéhna ngalayang persis ka arah manéhna. Sabalikna, anjeunna ngajauhan Bob, ku kituna urang tiasa nganggap yén anjeunna bakal ningali anjeunna ngalambai ka anjeunna sakedik engké ti anjeunna bakal ningali upami anjeunna tetep di tempat anu sami. Tapi kaleresan malah langkung héran: anjeunna moal ningali Bob pisan! Dina basa sejen, foton nu ngapung ti leungeun Bob ngalambai ka Alice moal pernah nyekel manehna, sanajan nunjukkeun yen manehna moal bisa ngahontal laju cahaya. Lamun Bob geus mimiti waving, keur saeutik ngadeukeutan ka Alice, mangka foton nu flew jauh ti anjeunna dina momen miang nya bakal overtaken dirina, sarta lamun anjeunna geus rada jauh, aranjeunna moal overtaken dirina. Dina hal ieu urang nyebutkeun yén Alice ngan ningali satengah tina spasi-waktu. Dina momen nalika Alice mimiti gerak, Bob rada jauh ti cakrawala nu Alice observasi.
Dina sawala urang ngeunaan entanglement kuantum, urang geus jadi biasa pamanggih yén sanajan sistem mékanis kuantum sakabéhna boga kaayaan kuantum tangtu, sababaraha bagian tina eta bisa jadi teu mibanda eta. Kanyataanna, lamun urang ngabahas sistem kuantum kompléks, sababaraha bagian tina eta bisa pangalusna dicirikeun persis dina watesan termodinamika: bisa ditugaskeun suhu well-didefinisikeun, sanajan kaayaan kuantum kacida uncertain tina sakabéh sistem. Carita panungtungan urang ngalibetkeun Alice, Bob jeung Bill téh saeutik kawas kaayaan ieu, tapi sistem kuantum urang nuju ngawangkong ngeunaan dieu téh spasi-waktu kosong, sarta Alice ngan nilik satengahna. Hayu urang nyieun reservasi yén spasi-waktu sakabéhna aya dina kaayaan dasar na, nu hartina euweuh partikel di jerona (tangtu, teu cacah Alice, Bob, Bill jeung rokét). Tapi bagian tina spasi-waktu nu Alice nilik moal dina kaayaan taneuh, tapi dina kaayaan entangled jeung bagian tina eta nu manehna teu ningali. Ruang-waktu nu katarima ku Alice dina kaayaan kuantum kompléks, indeterminate dicirikeun ku hawa wates. Itungan Unruh nunjukkeun yén suhu ieu kurang leuwih 60 nanokelvins. Pondokna, sakumaha Alice accelerates, manéhna sigana immersed dina mandi haneut radiasi kalawan suhu sarua (dina hijian luyu) jeung akselerasi dibagi ku
Sangu. 7.1. Alice gerak kalawan akselerasi ti sésana, bari Bob jeung Bill tetep teu gerak. Akselerasi Alice ngan ukur yén anjeunna moal pernah ningali foton anu dikirimkeun Bob dina t = 0. Tapi, anjeunna nampi foton anu dikirim ku Bill dina t = 0. Hasilna nyaéta Alice ngan ukur tiasa niténan satengah ruang-waktu.
Anu anéh ngeunaan itungan Unruh nyaéta, sanajan maranéhna ngarujuk ti mimiti nepi ka ahir nepi ka rohangan kosong, maranéhna ngabantah kecap-kecap anu kasohor Raja Lear, "tina nanaon teu aya nanaon". Kumaha spasi kosong bisa jadi kompléks? Dimana partikel asalna? Kanyataanna nyaéta numutkeun téori kuantum, rohangan kosong henteu kosong pisan. Di dinya, di ditu di dieu, excitations pondok-cicing terus muncul tur ngaleungit, disebut partikel maya, énergi anu tiasa duanana positif jeung negatif. Pengamat ti masa depan anu jauh - hayu urang nyauran anjeunna Carol - anu tiasa ningali ampir sadaya rohangan kosong tiasa mastikeun yén teu aya partikel anu tahan lama di jerona. Leuwih ti éta, ayana partikel kalawan énergi positip dina éta bagian spasi-waktu nu Alice bisa niténan, alatan entanglement kuantum, pakait sareng excitations tanda sarua jeung sabalikna énergi dina bagian spasi-waktu unobservable pikeun Alice. Sakabeh bebeneran ngeunaan spasi-waktu kosong sacara gembleng diungkabkeun ka Carol, sareng kaleresan éta henteu aya partikel di dinya. Sanajan kitu, pangalaman Alice urang ngabejaan manehna yen partikel aya!
Tapi teras tétéla yén suhu anu diitung ku Unruh sigana ngan ukur fiksi - éta sanés sipat rohangan datar sapertos kitu, tapi mangrupikeun sipat pengamat anu ngalaman akselerasi konstan dina rohangan datar. Sanajan kitu, gravitasi sorangan sarua gaya "fiktif" dina harti yén "akselerasi" nu ngabalukarkeun teu leuwih ti gerakan sapanjang geodesic dina métrik melengkung. Sakumaha anu dijelaskeun dina Bab 2, prinsip persamaan Einstein nyatakeun yén akselerasi sareng gravitasi dina dasarna sami. Tina sudut pandang ieu, teu aya anu khusus ngareureuwas ngeunaan cakrawala black hole anu gaduh suhu anu sami sareng itungan Unruh ngeunaan suhu pengamat anu ngagancangan. Tapi, urang tiasa naroskeun, naon nilai akselerasi anu kedah urang pake pikeun nangtukeun suhu? Ku mindahkeun cukup jauh ti black hole, urang bisa nyieun daya tarik gravitasi na salaku lemah sakumaha urang resep. Ieu ngandung harti yén pikeun nangtukeun suhu éféktif black hole nu urang ngukur, urang kudu make nilai akselerasi correspondingly leutik? Patarosan ieu tétéla rada insidious, sabab, sakumaha urang yakin, suhu hiji obyék teu bisa turun wenang. Hal ieu dianggap yén éta boga sababaraha nilai wates tetep nu bisa diukur sanajan ku panitén pisan jauh.
sumber: www.habr.com