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Unruh Effect( 加速观测者会泡个温泉哦~~~)

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既然有人问“广相和量子力学同时用起来,可得出加速运动的参考系中会产生某种热效应”,所以就准备回答一下,先把位置站好,正文稍后发上来。感觉这不能算是一个很好的科普,毕竟用到了QFT的知识,不过并不多么高深,相信很多人稍微花点时间应该能够看懂。


1楼2014-01-24 07:51回复
    作为准科普,为了使绝大部分人能看懂,使用中文。。。当然很多专有名词会使用英文 (因为我不知道中文是什么)。关于GR中的热效应,最神奇的当然是hawking在1973年证明黑洞具有热辐射,尽管在此之前,penrose便提出了可以通过penrose process从rotating blackhole(kerr - newman blackhole,这里考虑的是一般的情况,可以允许black hole带电) 的ergosphere(好像中文是叫能层) 中提取能量,印象中是不是star trek中他们就是往black hole里面丢垃圾来获取能量的来着?
    后来misner在此基础上做预言black hole存在stimulated radiation,甚至spontaneous emission。后者称为starobinski(实在不会拼,不过应该差不多)-unruh effect,前者应该也有以misner命名的名字,当然这种spontaneous emission是stimulated radiation的自发性辐射。这两种辐射都是有量子效应引起的,但都不是传统的热辐射,与温度无关;而且ergosphere在其中起了相当重要的作用,也就是说这些辐射都是kerr-newman blackhole的性质,并且辐射过程中,black hole的角动量以及电荷将会减少(也就是说辐射能量来自于黑洞的转动动能和电磁能),最终退化为schwarzschild blackhole。(一个熟悉QFT或者QM的人很自然的会将k-n blackhole作为schwarzschild blackhole的激发态)
    在这些现象发现之前,便已经得到了the laws of black hole mechanics(thermaldynamics),当然可能顺序也不是这样的,我不是研究物理史的。。。这些定律和热力学定律(4条),形成对应关系。我不打算详细讨论这些了,如果有人有兴趣,我会单独再开贴来讨论penrose process以及这四条定律。


    3楼2014-01-24 09:43
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      2025-05-15 23:15:25
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      那么hawking发现hawking radiation便意味着black hole还具有热效应,当然这里会带来很多难以理解的内容,以后可以单独开贴讨论,而我将要着重讨论的是在hawking radiation发现前,unruh指出,在minkowski space中,加速运动的observer将发现自己处在一个充满热辐射的空间中。接下来我将用mathematica了,我的latex的中文包有点问题。。。


      4楼2014-01-24 09:50
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        长姿势了。


        IP属地:山东5楼2014-01-24 09:51
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          这么快就出炉了


          IP属地:四川7楼2014-01-24 10:10
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            8楼2014-01-24 10:14
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              9楼2014-01-24 10:34
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                很抱歉,我写完才发现这个根本不能算是一个科普。。。即便学过QFT和GR,这里面的很多论证还是很trick的,而且由于我一下子没能找到参考资料,很多推导都是直接与kruskal–szekeres coordinates下schwarzschild geometry的类比,所以很多地方没有写推导,只是做不假证明的给出或是论述。(有空我可以再看看R. Wald的书,看看有没有严格的推导)
                再次表示抱歉,估计想看的人也不会太多了


                14楼2014-01-24 12:22
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                  2025-05-15 23:09:25
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                  中国物理就是这样被坑死的(回楼上)


                  IP属地:广东来自Android客户端15楼2014-01-24 12:22
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                    mark一下


                    来自Android客户端17楼2014-01-24 16:52
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                      @神界Elysion 这个不精吗?


                      IP属地:上海来自手机贴吧20楼2014-01-24 20:08
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                        Hawking辐射物理图像上实际上就是Klein当初提出的一个paradox,如今就是加速器原理。不过Hawking给的辐射公式似乎说明加速参考系存在可观测的热辐射,目前的观点,物理上说就是16楼说的,但实际上很多做黑洞物理的人也觉得很多地方物理上解释不过去。我也一直不清楚这个效益对应的完整物理图像。这些解释总是不能同时协调QFT与GR以及统计物理。


                        IP属地:辽宁来自iPhone客户端22楼2014-01-25 01:05
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                          厉害!
                          ————是金子总会发光的,是银子总会花光的,是裙子总会走光的,是节操总会掉光的。


                          IP属地:上海来自iPhone客户端23楼2014-01-25 11:31
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                            来自Android客户端24楼2014-02-17 13:05
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                              2025-05-15 23:03:25
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                              压坟


                              IP属地:广东26楼2014-05-24 15:51
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