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¿Por qué gran curvatura del espacio-tiempo implica alta temperatura?

He tropecé sobre una sentencia que dice que la alta curvatura del espacio-tiempo implica que cualquier materia presente es a la alta temperatura.

De alguna forma esto me confunde, así que probablemente mi pregunta tonta(s) son:

1) ¿Cómo es este general (?) la relación entre la temperatura de la materia y la curvatura del espacio-tiempo o derivados explicado? Sólo mirando a ecuaciones de campo de Einstein, no veo por qué no puede ser cierta masa fría simplemente "estar ahí" que conducen a la gran curvatura ...

2) esta relación generalmente válido, o es su dominio de aplicabilidad restringido de alguna manera? Por ejemplo, la curvatura de spactime a ser tan grande que los efectos cuánticos patear en y que tiene algo que ver con el principio de incertidumbre?

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heathrow Puntos 25

Esta es una expansión a Juan Báez de la respuesta, ya que no hacerlo.

Puedes tener una gran curvatura cerca masiva de objetos fríos. El ejemplo clásico es que extremal agujero negro, que tiene cero Hawking temperatura, pero cuya curvatura es arbitrariamente grande (hasta el límite de Planck) en la región fuera del horizonte. Este es un agujero negro cuya carga es igual a su masa en unidades naturales (de modo que dos de estos ni repeler o atraer).

La métrica para la carga de Reissner Nordstrom agujero negro de la solución es la misma que la polar Schwartschild forma, con $f(r) = (1-M/r)^2$ sustitución de $(1-{2M\over r})$. Nota la cuadratura. Si usted hace M pequeño, tiene arbitrariamente gran curvatura.

Si la aceleración de un detector en el espacio vacío, verá una respuesta térmica que es arbitarily grande. Este es el mismo que pasar cerca de un no-extremal horizonte, y es de alta temperatura blueshifted radiación de Hawking. Este se localiza en la piel justo al lado del horizonte, pero la temperatura local golpes sin la curvatura de la voladura, sin ningún tipo de curvatura en todos realmente.

Si usted tiene una alta temperatura, que es la misma en todos los puntos en el espacio, tiene una alta densidad de energía. Un uniforme de la densidad de energía se colapsa el espacio. La manera de tener un uniforme de alta temperatura estable es tener un deSitter universo es muy pequeño, entonces tiene la deSitter temperatura. Este es el más cercano de lo analógico a un uniforme de estado térmico en GR.

En un deSitter espacio, y sólo en este caso especial, la temperatura y la deformación son proporcionales.

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Lynda Puntos 206

No hay manera de que, en general, para identificar (alguna función de) la curvatura con la temperatura. Ron Maimón (abajo) está en secreto con ganas de dar ejemplos que ilustran este pont.

Hay un buen "diccionario" en relación con los agujeros negros y la termodinámica, en donde el área de la superficie del horizonte de sucesos es la entropía y el agujero negro "de la superficie de la gravedad" es la temperatura. En su forma clásica se aplica sólo a los agujeros negros, pero es muy interesante e importante, por lo que vale la pena estudiar:

http://en.wikipedia.org/wiki/Black_hole_thermodynamics

http://en.wikipedia.org/wiki/Surface_gravity#Surface_gravity_of_a_black_hole

http://www.physics.umd.edu/grt/taj/776b/lectures.pdf

Naturalmente, la gente ha tratado de generalizar estas ideas de los agujeros negros a otras soluciones de las ecuaciones de Einstein. Ted Jacobson tiene un argumento interesante que se deriva de las ecuaciones de Einstein a partir de la ecuación dQ=TdS conexión de calor, la entropía y la temperatura:

http://arxiv.org/abs/gr-qc/9504004

Como él señala, "La idea clave es la demanda que esta relación se mantenga para todos los locales de Rindler causal horizontes a través de cada punto en el espacio-tiempo, con dQ y T se interpreta como el flujo de energía y Unruh temperatura visto por un observador acelerado dentro del horizonte".

Un Rindler horizonte es diferente de un horizonte de sucesos; a grandes rasgos, es el límite que separa la parte de espacio-tiempo que se acelera observador puede ver desde la parte que él nunca va a ver. Ejemplo más sencillo: si estás en un cohete en el espacio-tiempo de Minkowski y el fuego de sus propulsores para que te sientas una constante g de la fuerza en la misma dirección, su velocidad de enfoque, la velocidad de la luz, pero nunca llegar allí, sin embargo, algunos fotones procedentes de detrás de usted nunca tendrá que ponerse al día con usted, así que habrá algunos objetos detrás de usted que usted nunca llegar a ver, incluso si usted mira sobre su hombro. El imaginario de la superficie que separa el espacio-tiempo de los puntos de verás de aquellos que no se llama el Rindler horizonte. Pero Jacobson está considerando un sutil 'local' de la versión de la Rindler horizonte, y teniendo en cuenta que en la curva el espacio-tiempo.

Desde que Erik Verlinde del trabajo en "la entropía de la gravedad' ha habido más intentos de relacionar la teoría general de la relatividad y la termodinámica. Algunos de estos son revisados en este documento por T. Padmanabhan:

http://arxiv.org/abs/0911.5004

Realmente no he leído este documento, sin embargo.

En resumen, hay un montón de seductoras de las relaciones entre la gravedad y la termodinámica, pero que no siga diciendo "la temperatura es una función de curvatura".

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Terry Bollinger Puntos 11535

He aquí una analogía, el mío, que me registré hace años con una muy buena GR de expertos. Su comentario fue aproximadamente "que puede ser una manera de pensar en ella," así que por favor tome con algo de cautela. Yo también inmediatamente arco a alguien con un profundo tensor de conocimiento. Aún así, es una analogía que es mucho más fácil conseguir que la mayoría, así que creo que vale la pena describir, en respuesta a su pregunta.

GR dice que la gravedad tiene una profundidad de equivalencia para la aceleración. Por lo tanto, si usted se imagina un grande, plano plano de la aceleración a través del espacio en forma perpendicular a la superficie, en que zona plana tiene una estrecha similitud matemática a un pequeño, casi-sección plana de una gran esfera con la aceleración de la gravedad comparable a la de la hoja.

Observe que la hoja plana, los vectores de la aceleración de cualquier punto en la hoja son exactamente paralelas. Eso es importante, porque como con los vectores de velocidad, de aceleración de vectores que son exactamente paralelas esencialmente ocultar la energía que contienen de uno a otro. Por lo tanto, si dos coches se están moviendo hacia abajo de la carretera muy cerca de juntos a la misma velocidad y el ingenio precisamente caminos paralelos, alguien puede paso de uno a otro sin ningún peligrosa liberación de energía. Lo mismo es cierto si ambos coches están acelerando con idéntico vectores, aunque, por supuesto, en ese caso se necesita una repisa de caminar debido a la gravedad-como campo.

Ambos casos están en agudo contraste con el extremo opuesto de dos coches con la velocidad o la aceleración de los vectores que resultan en colisiones frontales. En esos casos, la "oculta" la energía se vuelve muy real, y catastróficas para cualquier persona dentro de los vagones. Entre esos dos extremos que tienen en cualquier lugar de un "pequeño" poco de la energía de colisión de algo que no son paralelos coche vectores a cada vez más drástica de la energía se libera como el paralelismo falla más completo.

Ahora, vamos a ir de nuevo a la aceleración de la hoja en el espacio. Allí, la aceleración de los vectores son perfectamente paralelos, así como con el ejemplo de los automóviles, la energía implícita por los vectores se esconde de la gente en la hoja.

También mencionó que la hoja es casi como una sección de la superficie de un mundo con la gravedad que se le da a la misma aceleración, pero por supuesto que hay una diferencia importante: El mundo es una bola, de manera que la gravedad de los vectores en su similar de la hoja no son exactamente paralelas; que se aparten un poco.

Ahora que tiene una extraña implicación, que es este: Cuando la masa generados por campos de gravedad de la curva alrededor de sí mismos -- y, por supuesto, todos ellos -- ellos también crear un poco de un desajuste en la aceleración de las rutas que se evidencia a sí misma como un poco de energía añadida a cualquier objeto que se ve atrapado entre sus muy ligeramente divergentes aceleración de caminos. Este "atropello" de la energía será proporcional al área del objeto que es ortogonal a la (media) de la aceleración de la ruta. Por supuesto que es astronómicamente pequeña para campos de gravedad, tales como la tierra, pero que, al mismo tiempo que está ahí, y es inherente a la estructura curva del campo.

Ahora, por último, imagine que el radio del objeto con el campo de gravedad se reduce mientras que el campo de gravedad en sí mismo permanece constante. En ese caso, la primera aproximación de la aceleración de la hoja se presenta asignado en un cada vez más y al final abiertamente barra curva en la subsección de la superficie esférica del objeto. Al mismo tiempo, la aceleración de los vectores de convertirse en lo que no son paralelos que, incluso para una pequeña porción de materia, el vector de aceleración en uno de los bordes de la cuestión se vuelve notablemente no paralela a la otra orilla. Los vectores tienen ahora un importante "empujones" factor que es inherente en el propio espacio, y que se expresa sobre cualquier asunto dentro de su espacio a una temperatura más alta.

Como un apéndice, me gustaría añadir que las fuerzas de marea puede ser interpretado como la versión vertical de el mismo efecto. Eso es porque los vectores de la aceleración también va a cambiar en magnitud (pero no la dirección) de la parte superior a la parte inferior del objeto. El más simple heurística para darse cuenta de que un análisis más se necesita es mirar el tamaño del objeto en relación a la geometría del campo de gravedad. Si el campo es fuerte y el objeto es lo suficientemente grande como para "ver" los cambios en la geometría o la fuerza de la gravedad campo de vectores de la aceleración, no va a haber problemas, y es necesario hacer un preciso análisis matemático.

Así que, yo creo horizontal del vector de aceleración divergencias dar razonablemente una caracterización exacta de por qué hay un componente de temperatura a la curvatura del espacio. También estoy bastante seguro de que hay una equivalencia entre el concepto de temperatura en la superficie de un agujero negro, que como en el caso que acabo de describir es también muy dependiente de la nitidez de la curvatura en la superficie del agujero negro.

Y de nuevo, mientras que probablemente diría que soy mejor que el promedio en cuatro dimensiones los problemas de geometría, y yo no soy GR de expertos y no presumir de ser uno. Mi único método de verificación de mi analogía fue que rápido vistazo a muy buen GR experto años atrás, que fue lo suficientemente amable como para tener una mirada en ella.

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