Що відчуваєш, мандруючи на межі швидкості світла? Частина 4: Гаряче видовище

(Це четверта частина серії про те, що відбувається під час подорожі на межі швидкості світла. Спершу прочитайте Частину 1, Частину 2 та Частину 3.)

Цікаве питання: скільки частинок оточує вас прямо зараз? Напевно, багато. Але це число можна підрахувати. Якщо постаратися, можна отримати точну цифру. Так, я знаю, що існує безліч квантових полів, які вібрують і гудуть з величезною кількістю енергії (можливо, навіть безмежною, але це вже інша тема). Квантові поля заповнюють увесь простір і час, і один із способів уявити енергію в них — це уявити частинки, які з’являються і зникають, позичаючи трохи енергії з нічого на короткий момент, перш ніж повернути її назад, поки ніхто не помітить.

Якщо ви слідкували за цією серією довго, ви знаєте, що я не великий прихильник так званих віртуальних частинок, ані як терміна, ані як концепції. Мені здається більш природним уявляти квантові поля просто як вібруючі, і рахувати лише ті вібрації, які залишаються як частинки. В будь-якому випадку, намагання підрахувати частинки навколо вас залишається цілком розумним.

Проте, незважаючи на мою відверту неприязнь до віртуальних частинок, вони є зручним способом уявити, що відбувається далі.

Отже, ми в нашому космічному кораблі. Ми знаємо, що не можемо досягти швидкості світла, оскільки там немає системи відліку і нічого, що можна було б про це сказати, але ми можемо наблизитися, і це вже досить цікаво. Ми рухалися з постійною швидкістю. Всесвіт стискається в маленький диск попереду нас і зміщується в синій спектр. Неприємно, але витривало. Потім ми почали прискорюватися, і в той момент ми відкрили горизонт Ріндлера.

Цей горизонт виконує те, що зазвичай роблять горизонти: він відсікає регіони всесвіту від причинного контакту, заважаючи їхнім сигналам коли-небудь досягти нас. І він робить ще одну річ. Він розбиває ці віртуальні частинки. Або, якщо ви віддаєте перевагу чесному зображенню, він змінює, які вібрації квантові поля можуть мати всередині вашого простору.

Пам'ятаєте радіацію Хокінга? Віртуальні частинки з'являються у відповідних парах: матерія та антиматерія (це єдиний спосіб зберегти баланс, адже хоча ви можете позичити енергію з вакууму, ви не можете просто викликати заряд з нічого; всесвіт, виявляється, більше дбає про заряд, ніж про масу та енергію). У відкритому просторі пара зустрічається і ангілюється в чисту енергію. Але якщо пара випадково з'являється на горизонті подій чорної дірки, одна частинка потрапляє всередину, а інша втікає. Для спостерігачів, які знаходяться в безпеці зовні, це виглядає як слабке світло, що виходить з чорної дірки. Радіація Хокінга.

Це був горизонт подій чорної дірки. Тепер ми на горизонті Ріндлера прискореного спостерігача, і справа тут точно така ж. Пара з'являється, перетинаючи горизонт. Одна частинка втікає у всесвіт, з яким вона ніколи не зможе зв'язатися, а інша залишається замкненою у вашому просторі. Вони ніколи не зустрічаються. Вони ніколи не ангілюються. Вони ніколи не повертаються в енергію. Вони просто тут зараз. Вони реальні, і вам потрібно з ними мати справу.

(І якщо це зображення залишає вас стурбованими долею втікаючого партнера, саме тому я віддаю перевагу версії з вібруючими полями, де ми просто кажемо, що горизонт Ріндлера змінює, які вібрації полів дозволені всередині простору, деякі з вібрацій зберігаються, стійкі вібрації — це те, що ми називаємо частинками, і ми продовжуємо жити своїм життям.)

Як би ви не вирішили це пояснити, математика однозначна: прискорений спостерігач виявляє, що його маленький простір наповнений ванною частинок і радіації. Це називається радіацією Унруха, на честь Вільяма Унруха, колишнього студента Джона Вілера (разом з такими як Річард Фейнман і Кіп Торн), який вивчав радіацію Хокінга і зрозумів, що це не кінець історії.

І, чесно кажучи, це навіть дивніше, ніж версія Хокінга. Немає чорної дірки. Немає кривини. Ніяких екзотичних заплутувань простору-часу. Просто ракета, що прискорюється через порожній простір, і бум, квантовий ефект з нізвідки.

Отже, відповідь на справді просте питання, скільки частинок оточує вас, залежить від вашого прискорення. Чим більше прискорення, тим більше частинок. Ви змінюєте те, що виглядає як фундаментальна властивість реальності, щось, що повинно мати одну чітку відповідь, на щось, що залежить від вашого руху. Не лише вашого погляду на всесвіт або того, які сигнали можуть досягти вас, а й самих речей, що знаходяться прямо у вас під носом.

Чим сильніше ви прискорюєтеся, тим більше це схоже на те, що вакуум простору-часу сам по собі ОЖИВАЄ і починає вас нагрівати.

Це схоже на вітер. Якщо повітря абсолютно спокійне, це просто ви і молекули повітря, які займаються своїми справами. Починаєте рухатися, і молекули починають тиснути на вас. Ви відчуваєте вітер. Нічого в повітрі не змінилося. Нічого в вашому тілі не змінилося. Що змінилося, так це ваш рух через повітря, і тільки це дало початок чомусь абсолютно новому. Радіація Унруха — це квантовий вітер простору-часу, і ви відчуваєте його лише тоді, коли прискорюєтеся.

Ось що релятивність зробила з нами. Вона забрала одночасність: ніхто не може погодитися, коли "зараз". Добре. Вона забрала тривалість: рухомі години йдуть повільніше. Добре. Вона забрала довжину: рухомі лінійки стискаються. Добре. Ми віддали "коли", "як довго" і "як далеко". Ми думали, що принаймні можемо зберегти "що насправді є". Ми можемо сперечатися про те, що показує годинник на стіні, але, безумовно, можемо погодитися, що годинник на стіні взагалі є.

Більше не.