Голографічний Всесвіт

Розділ 12 збірника. Виберіть задачу за темою та потрібними знаннями.

Усі розділи задач
  1. 1Вступ52 задач
  2. 2Динаміка Всесвіту, що розширюється21 задач
  3. 3Динаміка Всесвіту в моделі Великого вибуху32 задач
  4. 4Спостережна космологія21 задач
  5. 5Реліктове випромінювання23 задач
  6. 6Термодинаміка Всесвіту62 задач
  7. 7Теорія збурень у космології29 задач
  8. 8Інфляційний Всесвіт84 задач
  9. 9Темна енергія24 задач
  10. 10Темна матерія25 задач
  11. 11Стандартна космологічна модель22 задач
  12. 12Голографічний Всесвіт33 задач

Знайдено задач: 33 із 33

Позначки про розв’язані задачі зберігаються лише в цьому браузері.

Задача 1

#133
Знайти  ентропію квантової системи $N$ спінів величини $1/2$.
Обговорити на форумі ↗

Задача 2

#131

Университетский уровень

Необхідні знання: Ентропія Бекенштейна — Гокінґа, планківська площа та переведення ентропії в біти.

 Показати, що густина інформації на голографічному екрані обмежена величиною $\sim 10^{69} \: \mbox{Bit/m}^2.$
Обговорити на форумі ↗

Задача 3

#132

Университетский уровень

Необхідні знання: Модель де Сіттера, параметр Габбла та площа сфери.

Обравши як голографічний екран габблівську сферу, знайти її площу в моделі де Сіттера (нагадаємо, що в такій моделі динаміку Всесвіту визначає космологічна стала $\Lambda >0$).
Обговорити на форумі ↗

Задача 4

#134
Знайти зміну площі голографічного екрана під час перетину його частинкою зі спіном $1/2.$
Обговорити на форумі ↗

Задача 5

#135
Яка зміна ентропії відповідає процесу, описаному в попередній задачі?
Обговорити на форумі ↗

Задача 6

#136
Згідно з Гокінгом, чорні діри випромінюють фотони (випаровування чорних дір) із рівноважним спектром, що відповідає ефективній температурі $$ T_{BH}=\frac{\hbar c}{4\pi k_{_B}}r_{g}, $$ де $r_{g}=\frac{2GM}{c^2}$ — радіус чорної діри. Нехтуючи акрецією та поглинанням МКФ, визначити час життя чорної діри з початковою масою $M_{0}.$. Обчислити час життя для чорних дір із масою, що дорівнює: планківській масі, масі Землі, масі Сонця.
Обговорити на форумі ↗

Задача 7

#137

Университетский уровень

Необхідні знання: Температура Гокінґа та обернена залежність від маси.

Показати, що процес «випаровування» чорної діри супроводжується підвищенням її температури. Знайти відносну зміну температури чорної діри, якщо внаслідок випаровування її маса зменшилася вдвічі. 
Обговорити на форумі ↗

Задача 8

#138
Показати, що для виникнення ентропійної сили під час наближення частинки до голографічного екрана температура екрана має бути скінченною. 
Обговорити на форумі ↗

Задача 9

#139

Углублённый уровень

Необхідні знання: Співвідношення Унру, ентропійна сила та постулат про градієнт ентропії.

Визначити ентропійне прискорення частинки, що перетинає голографічний екран із температурою ${{T}_{b}}$ 
Обговорити на форумі ↗

Задача 10

#140

Университетский уровень

Необхідні знання: Температура Унру, поверхнева гравітація та червоний зсув.

Показати, що температура Унру збігається з температурою випромінювання Гокінга $$T_{BH}=\frac{\hbar c^3}{8\pi k_{_B}GM}$$ за заміни $a\to g,$, де $g$ — прискорення вільного падіння на горизонті подій чорної діри маси $M.$
Обговорити на форумі ↗

Задача 11

#141

Университетский уровень

Необхідні знання: Ефект Унру, прискорена система відліку та одиниці температури.

Для експериментальної перевірки ефекту Унру планується досягти прискорення частинок $10^{26} m/c^2?$. Якій температурі вакууму відповідає таке прискорення?
Обговорити на форумі ↗

Задача 12

#142
Вивести другий закон Ньютона з голографічного принципу.
Обговорити на форумі ↗

Задача 13

#143
 Показати, що закон інерції можна отримати з голографічного принципу.
Обговорити на форумі ↗

Задача 14

#199
Порівняйте «близькість» до чорної діри Землі, Сонця та видимого Всесвіту.
Обговорити на форумі ↗

Задача 15

#200

Углублённый уровень

Необхідні знання: Температура де Сіттера, Hubble-сфера та динамічний горизонт.

Оцінити температуру габблівської сфери, розглядаючи її як голографічний екран.
Обговорити на форумі ↗

Задача 16

#201
Показати, що рівновага між реліктовим випромінюванням і голографічним екраном можлива лише за планківської температури.
Обговорити на форумі ↗

Задача 17

#202
Згідно з голографічним підходом усі фізичні явища можна описати теорією граничного шару. Отже, напрошується висновок про необхідність урахування внеску цих поверхневих доданків під час виведення рівнянь ЗТВ. Показати, що розгляд граничних членів у дії Ейнштейна—Гільберта еквівалентний уведенню в стандартні рівняння Ейнштейна ненульового тензора енергії-імпульсу.
Обговорити на форумі ↗

Задача 18

#203

Углублённый уровень

Необхідні знання: Перший закон термодинаміки, ентропія площі та рівняння неперервності.

Вивести рівняння Фрідмана з голографічного принципу.
Обговорити на форумі ↗

Задача 19

#204

Углублённый уровень

Необхідні знання: Видимий горизонт FLRW, просторова кривина та потік енергії.

Вивести рівняння Фрідмана з голографічного принципу для неплоского Всесвіту.
Обговорити на форумі ↗

Задача 20

#205

Углублённый уровень

Необхідні знання: Енергетична межа чорної діри, розмір області та ультрафіолетовий масштаб.

Оцінити густину темної енергії, припускаючи, що повна енергія в області з лінійним розміром $L$ не може перевищувати маси чорної діри того самого розміру.
Обговорити на форумі ↗