
English: 
[GENTLE MUSIC]
 Are you worried
about black holes?
Consider this.
Every time you accelerate, put
your foot on the gas, quicken
your step, get
out of your chair,
you generate an event
horizon behind you.
The more you accelerate away
from it, the closer it gets.
Don't worry.
It can never catch up to
you, but the Unruh radiation
it generates sure can.
[ELECTRONIC MUSIC]
Around the same time
that Stephen Hawking
was demonstrating the
existence of the black hole
radiation that would bear his
name, three other researchers--
Stephen Fulling, Paul
Davies, and William Unruh--
were looking at an effect
that now seems eerily similar.
They were independently
studying how
the nature of quantum fields
appears to change depending on
whether or not an
observer is accelerating.
They found that the
simple act of acceleration
cuts off your causal access
to a region of the universe.

Arabic: 
 
هل أنت قلق بشأن الثقوب السوداء..؟
إعتبر هذا
في كل مرّة تتسارع فيها, تضع رجلك على الغاز.  تتسارع
في خطواتك, تقوم عن الكرسي
فأنت تولد أفق حدث خلفك
كلما تسارعت بعيداً عنه, كلما أصبح أقرب
لا تقلق
لن يصل إليك أبداً, ولكن إشعاعات أنرو
التي ولّدت بالتأكيد ستصل
ترجمة: علي إبراهيم Ali M Ibrahem
Twitter:@96_alimibra
بحوالي نفس الوقت الذي بيّن فيه ستيفن هوكنج
وجود إشعاعات للثقوب السوداء
والتي سميت بإسمه, ثلاثة باحثين آخرين
Stephen Fulling, Paul Davies, & william Unruh
كانوا ينظرون إلى تأثير يبدو الآن مشابهاً بشكل مخيف
كان يدرسون وبشكل مستقل كيف أن
طبيعة الحقل الكمي يبدو أنها تتغير بالإعتماد على
إذا كان المراقب يتسارع أو لا
وجدوا أن تسارع بسيط لهذا المراقب
سوف يقطع صلته السببية لمنطقة في الكون

Arabic: 
إنها تنشئ نوع من أفق الحدث
كما رأينا في حلقتنا -(المترجمة للعربية)- حول إشعاعات الأفق
وجود الآفاق يشوّه الفراغ الكمي
بطريقة تتولد خلالها جسيمات
هذا هو تأثير Fulling, Davies, &  Unruh وأحياناً يسمى
بتأثير أنرو فقط
إنها تخبرنا أن المراقب والمتسارع يجدون أنفسهم
في مسار دافئ من الجسيمات
لفهم هذا, لا نحتاج إلى نسبية عامة
مع إنحناء للزمكان وصراع
مع ميكانيكا الكم
نحن نحتاج فقط إلى القليل من النسبية الخاصة
مع مخطط الزمكان
تحدثنا عن هذا في حلقات سابقة ولكن إليكم إعادة سريعة
مخطط الزمكان له محورين محور الزمان ومحور المكان
بوضع محور الزمان على الخط العمودي
يمكننا أن نظهر مسار جسيم عبر الزمان والمكان
بإستخدام الWorldLine على المخطط
لجسم بسرعة ثابتة, جسم عطالي
هذا الWorldLine هو مجرد خطوط مستقيمة
والميلان يعطيه السرعة
لجسيم لا يتحرك إطلاقاً سيكون له WorldLine عمودي
أينشتاين علمنا أن أي جسيم بدون كتلة

English: 
It creates a type
of event horizon.
As we saw in our episode
on horizon radiation,
the presence of horizons
distorts the quantum vacuum
in a way that can
create particles.
This is the Fulling-Davies-Unruh
effect, or sometimes just
the Unruh effect.
It tells us that accelerating
observers find themselves
in a warm bath of particles.
To understand this, we don't
need general relativity
with its space-time
curvature and conflicts
with quantum mechanics.
We just need a little
special relativity
and a space-time diagram.
We've talked about these before,
but here's a quick rehash.
A space-time diagram has two
axes, time and, well, space,
with time on the vertical axis.
We can show an object's
path through space and time
using world lines
on the diagram.
For an object with a constant
velocity, an inertial object,
these world lines are
just straight lines,
and the slope gives
their velocity.
A particle not moving at all
has a vertical world line.
Einstein taught us that
an object without mass,

English: 
like a photon, can only
travel at the speed
of light and no slower.
On the space-time
diagram, this is
a line with a 45-degree
angle from the vertical axis.
This angle isn't
anything special.
It's just determined by
the unit of space and time
that we choose.
Objects with mass can never
reach the speed of light,
so the world line
of a massive object,
which includes any observer,
has to be less than 45 degrees
from the vertical.
Extending light ray world lines
backwards from our observer
defines what we call
the past light cone,
the region of space-time that
can have a causal influence
on the observer.
That's because photons fired
from anywhere in the past light
cone can reach our observer
either at the current point
or at some point in
their past world line.
As our observer moves
forward in time,
as long as they don't
travel faster than light,
their past light cone
should eventually
contain the entire universe.
Well, that's if you ignore
the expansion of the universe,
and this makes sense.

Arabic: 
كالفوتون, يمكنه السفر بسرعة الضوء فقط
وليس أكثر أو أقل
وعلى مخطط الزمكان هذا يمثل بخط
بزاوية ميلان 45 درجة من المحور العمودي
هذه الزاوية ليست مميزة بشيء
بل إنها فقط تحدد بواحدة الزمان والمكان التي
إخترناها
أي جسم بكتلة لا يمكنه أن يصل إلى سرعة الضوء
وبالتالي ال WorldLine لجسم بكتلة
والذي يتضمن أي مراقب يجب أن يكون مساره أقل من الزاوية 45 درجة
من الخط العمودي
تمديد خطوط ال WorldLine لأشعة الضوء إلى الوراء من مراقبنا
يعرّف ما نطلق عليه المخروط الضوئي الماضي
المنطقة من الزمكان التي يمكن أن يكون لها تأثير سببي
على المراقب
وذلك لأن الفوتون الذي أطلق من أي مكان من المخروط الضوئي الماضي
يمكن أن يصل إلى مراقبنا إما بالنقطة الحالية
أو ببعض النقاط في ماضي ال WorldLine الخاص بهم
بينما يتحرك مراقبنا مع الوقت
طالما أنه لا يسافر بأسرع من الضوء
ماضي مخروطه الضوئي عليه في النهاية
أن يحتوي كامل الكون
حسناً, هذا إذا تجاهلت توسع الكون
وهذا يصنع بمعنى..

English: 
If you wait long enough, photons
from anywhere in the universe
can catch up to you.
At least you'd think so, right?
But, actually, there is
a sublight speed world
line that can outpace light
or at least keep ahead of it.
That's the world line of
an observer undergoing
constant acceleration.
Acceleration means
change in speed,
so an accelerating
world line is curved.
The slope changes.
Here's an example.
Imagine my friend is traveling
towards me initially at close
to the speed of light.
For some reason, they
change their mind.
I don't know.
They suddenly remember
there's something better on.
They fire their rockets and
begin a constant acceleration
in the opposite direction.
To begin with, that just slows
down their approach speed.
Just before they reach
my space-time location,
that constant acceleration
brings them to a halt,
and they start moving back
in the opposite direction.
They then accelerate back up
to close to the speed of light
and keep accelerating.
OK.
Whatever.
I didn't want to
hang out anyway.

Arabic: 
لأنه إذا إنتظرت لفترة كافية, الفوتونات من أي مكان في الكون
يمكنها أن تصل إليك
على الأقل ستظن هذا, حسناً
ولكن, في الحقيقة هناك WorldLine لسرعة ضوء فرعي
يمكنه أن يتجاوز الضوء أو على الأقل يبقى قريباً منه
وهذا هو الWorldLine لمراقب يخضع
لتسارع ثابت
التسارع يعني التغير في السرعة
وبالتالي الWorldLine المتسارع منحني
الميلان يتغير
إليك مثال.
تخيل أن صديقي يسافر نحوي, في البداية بدأ يقترب
بسرعة قريبة من سرعة الضوء
لسبب ما, غيّر رأيه
لا أعرف
فجأة تذكر أن هناك شيء ما أفضل
زاد قوّة صاروخه وبدأ بتسارع ثابت
في الإتجاه المعاكس
بالبداية, هذا مجرد إبطاء لسرعة وصوله
قبل أن يصل إلى موقعي الزمكاني بقليل
هذا التسارع الثابت جعل يبطئ
وبدأ بالتحرك إلى الخلف بالإتجاه المعاكس
وبعدها تسارع مرّة أخرى إلى سرعة قريبة من سرعة الضوء
وحافظ على تسارعه
حسناً
أياً كان
لا أريد أن أعانق أياً منهم

Arabic: 
الWorldLine لهذا التسارع الثابت يرسم مسار قطع زائد
ولديه خاصية مثيرة جداً
إذا أطلقت فوتون في نقطة أقرب
ولنقل لأرسل رسالة, هذا الفوتون
لا يمكنه أن يصل إلى صديقي طالما بقي على مسار
القطع الزائد هذا
الفوتون سيبقى دائماً أقرب بإنش
سوف يصبح أقرب تقريباً
ولكنه لن يلامسه أبداً
وهذا صحيح فقط طالما بقي
يتسارع بعيداً
أي إبطاء أو توقف سيجعل رسالتي تصل إليه
في الواقع, التسارع الثابت الدائم سيحتاج إلى
طاقة لا نهائية
وبالتالي بعد إستنزاف كل الطاقة في الكون
عليه في النهاية أن يتوقف عن التسارع
ورسالتي ستصل إليه
ولكن حتى حدوث ذلك, سيبقى على مسافة صغيرة من الفوتون الذي أطلقته
أيضاً يبقى على مسافة من أي فوتون
ينبعث من هذا الخط القطري أو من أي نقطة
على الجانب الآخر منه
وهذا يعني أن أي حدث يحدث
إلى اليسار من هذا الخط القطري
فهو لن يؤثر على هذا المراقب المتسارع
وهذا ما يجعل هذا الخط يشبه الأفق

English: 
That constant acceleration world
line traces out a hyperbola,
and it has a very
interesting property.
If I fire a photon at the
point of closest approach,
say to send a
message, that photon
can never catch up to my
friend as long as they stay
on that hyperbolic trajectory.
The photon will always
be inching closer.
It'll become
asymptotically close,
but it will never overtake.
Now, this is only
true as long as they
continue to accelerate away.
Slow down or stop, and
my message can catch up.
In reality, eternal
constant acceleration
would take infinite energy.
So after draining all of
the energy in the universe,
they'd finally have
to stop accelerating,
and my message
would overtake them.
But until that happens, they
stay just ahead of my photon.
They also stay
ahead of any photon
emitted from this
diagonal line or any point
on the other side of it.
This means that any
events happening
to the left of
that diagonal line
will never affect the
accelerating observer, which
sounds pretty horizon-like.

Arabic: 
في الحقيقة التسارع النشط ينشئ
نوع من أفق الحدث يسمى أفق ريندلر
سمي نسبة إلى نظام الإحداثيات
الذي نستخدمه لوصف مراقب بتسارع ثابت
في النسبية الخاصة
إحداثيات ريندلر الموضوعه من قبل الفيزيائي النمساوي وولفغانغ ريندلر
والذي وبالمناسبة إبتكر مصطلح  أفق الحدث
 
أفق ريندلر يطوف على مسافة ثابتة
خلف المراقب الثابت التسارع
ولنسميه المراقب ريندلر من الآن
مسافة أفق ريندلر
متناسبة عكسياً  مع التسارع
كلما كان التسارع أكبر, كلما كان الأفق أقرب
كل أجزاء الكون خلف هذا الأفق
هي خارج هذا الإرتباط السببي مع المراقب ريندلر
طالما بقي مستمر في التسارع
ولكن إليك الشيء الغريب
حتى التسارع اللحظي يولّد أفق ريندلر
لست بحاجة لأن تقطع وعداً بأنك ستستمر بالتسارع
إنه أشبه بتسارع مستقبلي متوقع يعطيك

English: 
In fact, the active
acceleration does
create a type of event horizon
called a Rindler horizon.
It's named after the
coordinate system
we use to describe a
constantly accelerating
observer in special
relativity, Rindler
coordinates, devised by
Austrian physicist Wolfgang
Rindler who, by the way,
also invented the term event
horizon.
The Rindler horizon
flows at a fixed distance
behind a constantly
accelerating observer.
Let's call them Rindler
observers from now on.
The distance of
a Rindler horizon
is inversely proportional
to acceleration.
The larger the acceleration,
the closer the horizon.
All parts of the universe
beyond that horizon
are out of causal connection
with the Rindler observer
as long as they
continue to accelerate.
But here's the weird thing.
Even momentary acceleration
generates a Rindler horizon.
You don't need to pinky swear
that you'll keep accelerating.
It's like the projected
future acceleration gives you

Arabic: 
أفق ريندلر في الحاضر
وكما هو الحال مع إشعاعات هوكنج
هذا الأفق يقطع صلتك
بأنماط ترددية أساسية محددة في الفراغ الكمي
الإستنتاج يتطلب تبديل بين الفضاء العطالي أو فضاء منكوسكي
وبين فضاء ريندلر بواسطة تحويلات بوكوليوكوف المحببة
والتي إستخدمت أيضاً بإستنتاج هوكنج
وهنا أيضاً قادت هذه التحويلات إلى إختلاط بالأنماط الترددية الموجبة والسالبة
في الإطار المرجعي المتسارع
والتي قادت إلى توليد الجسيمات في
هذا الإطار المتسارع
هذه الجسيمات يجب أن يكون لها نفس النمط الطيفي
لإشعاعات هوكنج, طيف حراري
يجب أن يبدو الفراغ دافئاً مع حرارة تتناسب
مع التسارع
وهذا هو تأثير أنرو
حسناً, هناك فرق كبير بين تأثير أنرو وهوكنج
 
في حالة إشعاعات هوكنج
المراقب العطالي البعيد عن الثقب الأسود
يرى الإشعاعات
وهذا بسبب أن هذه النقطة البعيدة في الزمكان
هي متصلة بسلاسة مع الزمكان قرب الأفق

English: 
a Rindler horizon
in the present.
And just as with
Hawking radiation,
that horizon cuts
off your access
to certain fundamental frequency
modes of the quantum vacuum.
The derivation requires a switch
between inertial or Minkowski
and Rindler space via
the beloved Bogoliubov
transformations, which are also
used in the Hawking derivation.
And here they also lead to a
mixing of positive and negative
frequency modes in
the accelerating frame
of reference, which leads
to the creation of particles
in that accelerating frame.
Those particles should have
the same type of spectrum
as Hawking radiation,
a thermal spectrum.
The vacuum should appear warm
with a temperature proportional
to the acceleration.
This is the Unruh effect.
Now, there's a big difference
between the Unruh and Hawking
effects.
In the case of
Hawking radiation,
an inertial observer
far from the black hole
sees the radiation.
This is because that
distant point of space-time
is smoothly connected to the
space-time near the horizon.

English: 
I mean, it's all
one big space-time.
The only observers who
don't see Hawking radiation
are those plummeting in freefall
towards the event horizon.
But if an accelerating
Rindler observer
is in the same location
as an inertial observer,
the former will see that patch
of space filled with radiation,
but the latter will see an
empty vacuum in the same patch.
At first glance,
this disagreement
seems like a huge conflict.
What if the Rindler
observer accelerates
fast enough that they are burned
to a crisp by Unruh radiation?
Does the inertial
observer see some sort
of spontaneous combustion?
Where does that energy
appear to come from if not
from particles?
A little less gruesomely,
imagine the Rindler observer
has a particle detector.
Every time an Unruh
particle hits the detector,
it would click.
And the inertial observer
would agree that it clicked,
but they wouldn't see the
particle that triggered it.
And this is actually the case.
It's been worked out
with math and everything.
The proof uses something called
an Unruh-DeWitt detector.

Arabic: 
أعني أن كلهم زمكان واحد
المراقب الوحيد الذي لا يرى إشعاعات هوكنج
هو الذي يهبط بسقوط حر نحو أفق الحدث
ولكن إذا كان مراقب ريندلر المتسارع
في نفس موقع المراقب العطالي
هذا السابق -(مراقب ريندلر)- يرى بقعة الفضاء الموجود فيها مملوءة بالإشعاعات
ولكن المراقب الثاني سيرى فضاء فارغ في نفس الرقعة
للوهلة الأولى هذا النزاع
يبدو كنزاع ضخم
ماذا لو أن مراقب ريندلر تسارع
بسرعة كافية حتى إحترق إلى كريسبر بواسطة إشعاعات أنرو
هل سيرى المراقب العطالي مراقب ريندلر المتسارع
يحترق تلقائياً
من أين أتت تلك الطاقة, إذا لم تكن
من الجسيمات
بشناعة أقل بقليل تخيّل أن مراقب ريندلر
يملك كاشف جسميات
في كل مرّة تصطدم إشعاعات أنرو بالكاشف
سيدق
والمراقب العطالي سوف يتفق على أنها دقت
ولكنه لن يرى الجسيمات التي أثارت الكاشف
وهذه هي المشكلة في الحقيقة
التي تمّ العمل عليها مع الرياضيات وكل شيء
الإثبات إستخدم شيء يطلق عليه كاشف أنرو ديويت

English: 
This is a fancy name
for a particle in a box.
This particle is coupled to
the quantum field of interest,
meaning it can exchange
energy with that field.
That means the particle can be
excited into a higher energy
quantum state when it
encounters a particle associated
with that field.
So as the detector accelerates,
Unruh particles appear.
The detector particle gets
excited by an Unruh particle,
causing the detector to click.
But what does this look like
for someone not accelerating
but in the same patch of space?
Well, they also see the
accelerating detector click,
but they argue that it's
for a very different reason.
When they perform the
relativistic field theory
calculation to understand the
coupling between the detector
particle and the field,
they get that there's
a sort of drag or friction
turn between the detector
and the field that results
from the acceleration.
That causes energy to be dumped
into the detector particle.
The source of that energy
is the acceleration itself.

Arabic: 
وهذا إسم خيالي لجسيم في صندوق
هذا الجسيم مقترن بمجال الإهتمام الكمي
وهذا يعني أنه يمكنك تبادل الطاقة مع هذا الحقل
وهذا يعني أيضاً أن الجسيم يمكنه أن يثار إلى
طاقة كمية بطاقة عالية عندما يصادف جسيم متحد
مع هذا الحقل
إذاً بينما الكاشف يتسارع تظهر جسيمات أنرو
كاشف الجسيمات سيثار بواسطة جسيمات أنرو
جاعلاً الكاشف يدق
ولكن كيف يبدو هذا لشخص لا يتسارع
ولكنه بنفس رقعة الفضاء
حسناً, سيرى أيضاً الكاشف المتسارع يدق
ولكنه سيعارض لأسباب عديدة
عندما يؤدي حسابات نظرية المجال الكمي
لفهم الإقتران بين كاشف الجسيمات
والحقل, سيصل إلى أن هناك نوع من
السحب والإحتكاك بين الكاشف
والحقل الذي نتج عنه التسارع
وهذا كان سبب إلقاء الطاقة في كاشف الجسيمات
مصدر هذه الطاقة هو التسارع بنفسه

Arabic: 
النتيجة هو أن وجود الجسيمات
يعتمد على المراقب
إليك مثال محدد
جسيم مشحون بتسارع في حقل كمي يشع إشعاعات
إشعاعات بيرميسترانغ
المراقب العطالي سيرى الجسيم المشحون يشع بنفسه
طاقته مستخرجم من الحقل المغناطيسي
ولكن لمراقب يتسارع مع هذا
الجسيم المشحون سيراه يمتص جسيمات أنرو
ويفصلها مرّة أخرى ويشعها
المراقب العطالي ومراقب ريندلر لا يتوافقون
على مصدر الطاقة
حتى وإن إتفقوا على النتيجة النهائية
إذاً كم هي قوّية إشعاعات أنرو
حسناً, لا تقلق كثيراً
عليك أن تتسارع بمعدل
10^20 متر/ثانية مربّع
لترفع الحرارة بمقدار كلفن واحد
من الصعب أن ترصد بشكل مباشر جسيمات أنرو
بالرغم من أن التشبيه تم رصده
حتى في الأنظمة الكلاسيكية مع هذه الدراسة الرائعة حقاً على
أمواج المياه
شيء آخر

English: 
The upshot is that the
very existence of particles
is observer-dependent.
Here's a specific example.
A charged particle accelerating
in a magnetic field emits
radiation,
bremsstrahlung radiation.
An inertial observer sees
the charged particle itself
radiating, its energy extracted
from the magnetic field.
But an observer
accelerating with that
charged particle sees it
absorbing Unruh particles
and then spitting
them out again.
The Rindler and
inertial observers
disagree on the
source of the energy
even if they agree
on the final result.
So how strong is
Unruh radiation?
Well, don't worry too much.
You need to accelerate
at a rate of 10
to the power of 20
meters per second squared
to increase the temperature
via a single degree Kelvin.
It's difficult to directly
observe Unruh particles,
although analogies
have been observed even
in classical systems, like this
really cool study with water
waves.
One more thing.

Arabic: 
وفقاً لمبدأ التكافؤ لأينشتاين
البقاء ثابتاً في الحقل الجذبوي
يكافئ التسارع في الفضاء الفارغ
وهذا يعني أنك أنت الآن تستحم في كمية صغيرة جداً
من إشعاعات أنرو
ولكن هناك مكان في الكون
حيث التسارع الجذبوي يمكن أن يصل إلى هذا العلو
وهو مباشرةً فوق أفق حدث الثقب الأسود
إذا طفت بشكل قريب كفاية من هذا الأفق
في الحقيقه سوف تستحم بإشعاعات أنرو
وهنا نأتي إلى سؤال مثير حقاً
ماهي العلاقة بين جسيمات أنرو
التي تشاهد من قبل شخص ما يطوف فوق أفق الحدث
وبين جسيمات إشعاعات هوكنج
المرصودة من قبل مراقب بعيد
حسناً إنه سؤال عظيم, ولكن
علينا أن نعود إليه
الآن عليّ أن أقلع ولكن ليس بسرعة كبيرة
لئلا أشطف بإشعاعات Fulling & Davies & Unruh الحرارية
وأنا أتسارع إلى تلك النقطة المستقبلية من الزمكان
 

English: 
According to Einstein's
equivalence principle,
remaining stationary in
a gravitational field
is equivalent to
acceleration in free space.
That means you right now are
bathed in a very tiny amount
of Unruh radiation.
But there's one
place in the universe
where the gravitational
acceleration can get that high,
and that's right above the
event horizon of a black hole.
If you hover close enough
to that event horizon,
you would actually be
bathed in Unruh radiation.
Here we get to a really
interesting question.
What's the relationship
between the Unruh particle
seen by someone
hovering at the event
horizon and the particles
of Hawking radiation
seen by a distant observer?
Well, it's a great
question, but it's
one we're gonna have
to come back to.
Right now I have to
jet but not too fast,
lest I combust in a
Fulling-Davies-Unruh thermal
bath as I accelerate to that
future point in space-time.
[ELECTRONIC MUSIC]
