Kwantowy efekt Unruha albo stek przyśpieszony

Kto nie chciałby mieć swego nazwiska upamiętnionego w historii?  Dźwignia Archimedesa. Wahadło Foucault. Transformata Fouriera. Skala Celsjusza. Stała Boltzmanna. Czyż to nie piękne? A jakie by piękne było: Równanie Bjaba, Formuła Tichego, efekt Dedy, nierówność Jadczyka.....

W samej rzeczy o taką nieśmiertelność się kiedyś otarłem. I o tym mam zamiar pisać. Nie tyle o samej nieśmiertelności, bo nad tym problemem muszę jeszcze popracować, ile o proste efekty fizyczne, które upamiętnienia znajomym mi nazwiskiem się doczekały. Ale po kolei.

Oto początek z publikacji Johna Earmana, dystyngowanego profesora filozofii z uniwersytetu w Pittsburgu, USA.


Tytuł publikacji “The Unruh effect for philosophers” - Efekt Unruha dla filozofów (DOI: 10.1016/j.shpsb.2011.04.001):

One way to achieve immortality in physics is to have your name attached to an important equation or effect. By this measure William G. Unruh is numbered among the immortals by having his name attached to

which asserts that an observer in constant linear acceleration through the Minkowski vacuum for a non-interacting scalar field will find herself immersed in a thermal bath at a temperature proportional to the magnitude a of her (proper) acceleration. (From here on set k=h=c=1 unless otherwise noted.) In Unruh’s (1990, pp. 108–109) own colorful characterization ‘‘You could cook your steak by accelerating it’’. This method of cooking is not apt to replace a charcoal grill since an acceleration of 10²⁴ cm/s² is required to achieve a temperature of 300° C (Unruh, 1990, p. 109). But it is not the size of the effect but its existence that matters: the Unruh effect and the related (but distinct) Hawking effect serve to link the three main branches of modern physics—thermal/statistical physics, relativity theory/gravitation, and quantum physics

Jednym ze sposobów osiągnięcia nieśmiertelności w fizyce jest przywiązanie swego nazwiska do jakiegoś ważnego równania lub efektu.  To właśnie się stało z Williamem G. Unruhem, który jest pamiętany z tego powodu, że jego nazwisko przywiązane jest do formuły

która to formuła stwierdza, że obserwator podlegający stałemu liniowemu przyśpieszeniu w próżni pola skalarnego w przestrzeni Minkowskiego ma uczucie bycią pogrążonym w kąpieli ciplnej o temperaturze proporcjonalnej do jego (właściwego) przyśpieszenia. (Odtąd położymy h=k=c=1, chyba, że zaznaczymy iż jest inaczej). Jak to barwnie opisał sam Unruh [1] “Możemy usmażyć nasz stek ­poddając go przyśpieszeniu”. Ta metoda smażenia nie zastąpi nam smażenia na ruszcie, bowiem dla osiągnięcia temperatury 300 stopni Celsjusza musielibyśmy nasz stek poddać przyśpieszeniu 10²⁴ cm/sec².  Jednak to nie wielkość efektu jest ważna. Ważne jest to, że ffekt Unruha, i także związany z nim (ale inny) efekt Hawkinga, wiążą ze sobą trzy główne gałęzie współczesnej fizyki: termodynamikę/fizykę statystyczną, teorię względności/teorię grawitacji, i fizykę kwantową.

[1] Unruh, W. G. (1990). Particles and fields. In J. Audretsch, & V. de Sabbata (Eds.), Quantum mechanics in curved spacetime (pp. 89–110). New York: Plenum Press.

A otarłem się o efekt tak: gdy wraz z prof.Blanchardem z Bielefeld, organizowaliśmy X Sympozjum Maxa Borna “Quantum Future” w Przesiece, zaprosiliśmy tam m.in.  W. G. Unruha.

W Przesiece mało zawału serca nie dostałem, gdy w środku “mojego” sympozjum w całej wsi (a Przesieka to wieś niedaleko Karpacza) wysiadła woda i kanalizacja i czcigodni a wybitni profesorowie musieli nosić wodę w wiaderkach. Z powodu tego nerwowego rozstroju niewiele z sympozjum pamiętam. Jednak Unruch tam był i referował swoją pracę o “czasie w teorii kwantów” - Time as an observable. Że “czas to rzecz dziwna”. Przy tym nawet moje prace o kwantowych pomiarach, w tym o pomiarze czasu,  cytował, choć przypuszczam, że po prostu z grzeczności. Nie sądzę by je naprawdę czytał.