William Unruh

William George “Bill” Unruh (28 Ağustos 1945 doğumlu), 1976’da Unruh varsayımını anlatan, Vancouver’daki British Columbia Üniversitesi’nden Kanadalı bir fizikçidir.

Manitoba Üniversitesi ve Princeton Üniversitesi’nde öğrenimini tamamlayan William Unruh, kuantum fiziği, yerçekimi teorisi ve kozmolojinin kesişiminde ortaya çıkan bir dizi ince problemin anlaşılmasına önemli katkı sağlamasıyla ünlüdür.

Unruh Parçacık Dedektörü, Unruh Vakum ve Unruh Sıcaklığı da dahil olmak üzere onun adını taşıyan kavramlar ve araçlar geliştirilmiştir.

Araştırması, evrenin oluşumundaki en erken evreleri açıklarken önemli fiziksel ilkelerin anlaşılmasıyla ilgilidir. Özellikle, yerçekiminin ve kuantum mekaniğinin, erken safhalarda etkileşim kurma şeklinin anlaşılması gibi… Ayrıca, kozmik dizgilerin çekimsel yapılarıyla da ilgilenir. Açıklamaya çalıştığı tüm bu kavramların; çevremizdeki dünyayı anlamamızda bir etkisi vardır. Örneğin, kozmik dizgiler, birçok süper iletken türünde bulunan manyetik akı tüpleriyle yakın teorik bağlara sahiptir. Kuantum yerçekimindeki zamanın rolünü anlamak, sıradan kuantum teorisini halihazırda olduğundan daha iyi anlamak demektir.

 

Unruh Etkisi

 

Unruh, yeryüzünü, kara delikleri, kozmoloji ve kavisli uzaylardaki kuantum alanlarını anlayabilmek için şu an kullanılan Unruh Etkisi’nin keşfini sağlamıştır.

1976’da Unruh temel fizikte; ivmesiz (inertial) bir gözlemcinin boşluk olarak gördüğü bir halin (yani gerçek parçacıkların olmadığı bir durumun) sabit bir ivme ile hareket eden bir gözlemci tarafından, bir ışıma olarak algılanacağını ispatlamıştır. (Hawking’in kara delik buharlaşmasının paralel olarak keşfedilmesiyle birlikte.)

1981’de taşınan sıvıyla sesin yayılması, eğrilmiş uzay-zamandaki ışığın yayılımı arasında yakın bir benzerlik olduğunu açıkladı. Bu benzerliğin Hawking radyasyonunun kaynağındaki mikroskobik fiziğin etkisini değerlendirmede faydalı olabileceğini de ileri sürdü. Daha da fazlası bu, Hawking’e benzer fenomenin deneysel gözlemine de izin verebilir.

Nonlokalite (Mekansızlık)

 

Fiziksel bir teorinin, bu teoride geniş ölçüde ayrılmış sistemleri bağımsız olarak ele almanın mümkün olmadığı durumlarda, yeryüzünü göstermediği söylenir. Yerel olmayan bir sistemin en basit örneği bir dalga (uzayda ya da zaman içinde lokalize değildir) ya da bir dalga işlevidir. Çünkü evrendeki herhangi bir nesne dalga-parçacık ikiliği ilkesine uyduğundan, evrendeki tüm nesneler yerel değildir

Unruh bu bağlamda, kuantum mekaniğinin temellerini dekoherans (kuantum dolanıklığı) ve kuantum mekaniğinde zaman meselesi gibi alanlarda katkıda bulunmuştur. Nonlokalite (lokalize olamayan-yerel olmayan- mekansızlık) anlamını bir kuantum bağlamda netleştirmeye yardımcı olmuştur.

Başka bir deyişle, hızlanan gözlemci; sıcaklığını, ivme ile orantılı olan sıcak bir ortamda bulacaktır. Pasif sistemlerde gözlemciler için taban durumuna getirilen bir alanın aynı kuantum hali, tekdüze hızlandırılmış gözlemci için bir termal durum olarak görülür. Bu nedenle Unruh etkisi, kuantum vakum kavramının uzay süresi boyunca gözlemcinin yoluna bağlı olduğu anlamına gelir.

 

Kara Cisim Radyasyonu

Siyah-Vücut Işınımı (Black-body radiation)

 

William Unruh; Kara Cisim Radyasyonu üzerinde de çalışmalar yapmış, çalışmalarıyla Kara Cisim Radyasonu fikrini geliştirmiştir.

Siyah-vücut ışınımı, çevresi ile termodinamik dengede bir vücuda giren veya onu çevreleyen siyah cisim tarafından yayılan termal elektromanyetik radyasyondur.

Sıradan nesneler tarafından kendiliğinden yayılan termal radyasyon, siyah-beden radyasyonu olarak hesaplanabilir.

Oda sıcaklığında siyah bir cisim siyah renkte görünür, çünkü yaydığı enerjinin çoğu kızıl ötesi renktir ve insan gözü tarafından algılanamaz. İnsan gözü, çok düşük ışık yoğunluklarında rengi algılayamadığı için, karanlıkta en düşük derecede görünür. Sıcaklıkta görülen siyah cisim ise, insan gözünün çok düşük yoğunluklarda yalnızca siyah beyaza duyarlı olması nedeniyle gri görünür.

Gerçekte, görünür aralıktaki ışığın frekansı, yine de kırmızı olur. Çünkü şiddeti, kırmızıyı ayırt etmekte yeterli değildir. Biraz daha sıcak olduğunda, donuk kırmızı görünür. Sıcaklığı daha da arttıkça sonunda mavi-beyaz olur.

Gezegenler ve yıldızlar çevreleriyle ya da mükemmel siyah cisimlerle termal denge içerisinde olmasalar da, yaydıkları enerjinin ilk etkileşimi olarak Kara Cisim Radyasyonu kullanılır.

Kara delikler, onlara düşen tüm radyasyonu absorbe etmesi açısından mükemmel siyah cisimciklerdir.

Siyah vücut terimi 1860’da Gustav Kirchhoff tarafından ortaya atılmıştır. Siyah-vücut radyasyonu; termal radyasyon, boşluk radyasyonu, komple radyasyon veya sıcaklık radyasyonu olarak da ifade edilir.

 

Unruh: “Müziğin Fiziği”

Unruh; yalnızca gravitasyonel fizik ve kuantum mekaniği değil; aynı zamanda müzik alanında da fizik bilimini araştırmış, bilim insanıdır.

Unruh için fizik; ”…dünyanın her alanda nasıl çalıştığını anlamaya ve dünyayla ilgili sorular sormaya” yarar.

Öğrencilerine verdiği müzik dersinde; “fiziğin özünün”; müziğin fiziğinden geçtiğini açıklar.

Unruh, 1985 yılında UBC’de verdiği derslerde öğrenciler; gösteriler, grafikler, ses analizi ve müzik aletleri aracılığıyla, bir fizikçi gibi düşünmeyi öğrenirler.

Unruh: “…müzik sadece enstrümanlar ya da çalgıların insan zihniyle olan etkileşimidir … insanların ses çıkarması ve o sesleri değerlendirebilme biçimlerinde bir etkileşim vardır.”

 

.