Denver - A tudósok kifejlesztettek egy új, kifejezetten veszélyes és hihetetlenül lassú utazási módszert az univerzumban. Ez magában foglalja a féreglyukakat, amelyek speciális fekete lyukakat kapcsolnak össze, amelyek valószínűleg nem léteznek. És el tudja magyarázni, hogy mi történik valójában, amikor a fizikusok kvantum-teleportál információt egyik pontról a másikra, az információ teleportált részének szempontjából.
Daniel Jafferis, a harvardi fizikus az American Physical Society találkozóján április 13-án tartott beszédében beszélt a javasolt módszerről. Azt mondta, hogy ez a módszer két olyan fekete lyukat foglal magában, amelyek összefonódnak a térben és az időben.
Mi a féreglyuk?
Elképzelésük megoldja a régóta fennálló problémát: amikor valami belép egy féreglyukba, negatív energiára van szükség a másik oldalról való kilépéshez (normál körülmények között a féreglyuk kijáratánál megjelenő téridő alakja lehetetlenné teszi áthaladását rajta). A negatív energia sűrűségű anyagok elméletileg le tudják küzdeni ezt az akadályt. De a gravitáció és a téridő fizikájában (a féreglyukakat leíró fizika) a negatív energia ilyen impulzusainak lehetősége nem biztosított. Így lehetetlen áthaladni a féreglyukakon.
"A féreglyuk csak egy alagút az űrben, de ha megpróbál átmenni rajta, akkor túl gyorsan összeomlik, így nem tudod átjutni rajta" - mondta Jeffries a Live Sciencenek beszédét követően.
A féreglyuk e régi modelljét Albert Einstein és Nathan Rosen 1935-es cikke írja le a Physical Review-ban. Mindkét fizikus megértette, hogy bizonyos körülmények között a relativitáselmélet szerint a tér-idő kontinuum annyira meghajlik, hogy egy alagút (vagy "híd") alakul ki, amely két különálló pontot összeköt.
Ezt a cikket részben írták, hogy kizárják a fekete lyukak lehetőségét az univerzumban. De az azt követő évtizedekben, amikor a fizikusok megértették, hogy léteznek fekete lyukak, a féreglyuk szokásos alagútja alakjában alakul ki, amelyben két lyuk fekete lyukaknak tűnik. E gondolat szerint azonban egy ilyen alagút valószínűleg soha nem létezik önmagában az univerzumban, és ha valóban létezik, akkor eltűnik, mielőtt bármi áthaladna rajta. Az 1980-as években Kip Thorne fizikus azt írta, hogy valami átjuthat ezen a féreglyukon, ha valamilyen negatív energiát alkalmaznak annak megakadályozására.
Promóciós videó:
Kvantum összefonódása
Jefferis a Harvard fizikájával, Ping Gao-val és a Stanford fizikussal, Aron Wall-lel közösen dolgozott ki egy módszert a negatív energiák olyan változatának alkalmazására, amely egy teljesen más fizikaterület ötletén alapul, melynek neve "összekapcsolódás".
Az "összefonódás" fogalmát nem a relativitáselmélet, hanem a kvantummechanika kölcsönözte. 1935-ben Albert Einstein, Boris Podolsky és Nathan Rosen újabb cikket tett közzé a Physical Review-ban, amely kimutatta, hogy a kvantummechanika szabályai szerint a részecskék "korrelálhatnak" egymással, így az egyik részecske viselkedése közvetlenül befolyásolja egy másik viselkedését. …
Einstein, Podolsky és Rosen úgy gondolták, hogy ez bizonyítja, hogy tévedtek a kvantummechanikában, mert ez lehetővé teszi az információk két részecske közötti mozgását, mint a fénysebesség. A fizikusok most már tudják, hogy az összefonódás valódi, és hogy a kvantum-teleportálás szinte rutinszerű része a fizika kutatásának.
A kvantum-teleportálás így működik: beleragad két fényszemcséket, A-t és B-t, majd adja B-t barátjának, hogy vigyen egy másik szobába. Ezután nyomja meg a harmadik fotont, a C fotont az A fotonon. Ez összefonódik az A és a C, és megszakítja az A és B közötti összekapcsolást. Ezután megmérheti A és C együttes állapotát (amely különbözik az eredeti A, B vagy C állapototól), és jelentheti az egyesített részecskék eredményeit. a következő szobában lévő barátjának.
A B állapot ismerete nélkül a barátja felhasználhatja ezt a korlátozott információt a B részecske manipulálására, hogy megkapja az állapotot, amely a C részecske volt az induláskor. Ha B-t mér, akkor segítség nélkül ismeri C alapállapotát. A C részecske információk funkcionálisan teleportálnak egyik helyiségből a másikba.
Ez azért hatékony, mert egyfajta kódként szolgálhat az üzenetek küldésére egyik pontról a másikra. És az összegabalyodás nem csak az egyes részecskék tulajdonsága. A nagyobb tárgyak is összefonódhatnak, bár a közöttük lévő tökéletes illeszkedés sokkal nehezebb.
Az összefonódott fekete lyukak más világokba is eljuthatnak
Jeffries szerint 1935-ben az ezeket a cikkeket író fizikusoknak fogalma sem volt arról, hogy a féreglyukak és az összegabalyodás összefüggenek. De 2013-ban a fizikusok, Juan Maldacena és Leonard Susskind a Fizikai fejlődés című cikket tettek közzé, amely összekapcsolta a két ötletet. Azt állították, hogy két tökéletesen belegabalyodott fekete lyuk féreglyukként működik a két űrpont között. Ezt a fogalmat "ER-EPR" -nek ("ER = EPR") hívták, mert az Einstein-Rosen cikket összekapcsolta az Einstein-Podolsky-Rosen cikkel.
Arra a kérdésre, vajon van-e két teljesen összefonódott fekete lyuk az univerzumban, Jeffries azt válaszolta: "Nem, természetesen nem."
Nem az, hogy fizikailag lehetetlen. Ez a helyzet nem fordulhat elő rendezetlen világegyetemünkben, mert túl egyértelmű és nagyszabású. Két teljesen belegabalyodott fekete lyuk megjelenése olyan lenne, mintha megnyernénk a lottót, csak ennek valószínűsége több milliárdszor kevesebb. És ha léteznének, mondta - elvesztették a tökéletes kapcsolatukat abban a pillanatban, amikor valamelyik harmadik tárgy interakciókkal lenne valamelyikükkel.
De ha valahogy létezik egy ilyen fekete lyuk pár (valahogy és valahol), akkor Jaffrey, Gao és Wall módszere működhet.
Elképzelésük, amelyet 2017. decemberében tettek közzé a The High Energy Physics folyóiratban, a következők: Dobja el barátját az egyik összefonódott fekete lyukba. Ezután mérje meg a fekete lyukból származó úgynevezett Hawking sugárzást, amely bizonyos információkat kódol a fekete lyuk állapotáról. Ezután helyezze át ezt az információt egy második fekete lyukba, és vezérelje a második fekete lyuk ellenőrzéséhez (annyira egyszerű lehet, ha a Hawking sugárzás sugárának irányítását az első fekete lyukról a másodikra). Elméletileg a barátodnak ki kell lépnie a második fekete lyukból, ugyanúgy, ahogy belépett az elsőbe.
Jefferys szerint a barátja féreglyukba merült volna. És amikor megközelítette a szingularitást annak szűk részében, úgy érezte, hogy a negatív energia "nyomja" a másik oldalról.
Jafferis szerint ez a módszer nem különösebben hatékony, mivel mindig lassabb lenne, mint egyszerűen a két fekete lyuk közötti távolság fizikai mozgatása. De ez még mindig lehetővé teszi számunkra, hogy megértsük az univerzumot.
Ami az összefonódott részecskék között átmenő információt illeti, Jafferis szerint itt történhet valami hasonló. Az egyes kvantumobjektumok skáláján - mondta - nincs értelme beszélni a téridő görbületéről, amely féreglyukot képez. De egy kissé bonyolultabb kvantum-teleportáláshoz adjunk hozzá még néhány részecskét, és hirtelen a féreglyuk-modellnek van értelme. Ebben az esetben, mondta, szilárd bizonyítékok vannak arra, hogy a kettő összekapcsolódik.
Ezenkívül, azt mondta, arra utal, hogy a fekete lyukban hiányzó információk valamikor odajuthatnak, ahol megtalálhatók.
Ha holnap egy fekete lyukba esik, mondta - a helyzet nem lesz reménytelen. Egy kellően fejlett civilizáció képes navigálni az univerzumban, összegyűjtve a fekete lyuk által kibocsátott összes Hawking sugárzást, mivel ez fokozatosan eltűnik az örökkévalóságig, és ezt a sugárzást egy új fekete lyukba tömöríti, amely időben össze van kötve az eredeti lyukkal. Amint megjelenik az új fekete lyuk, lehetséges, hogy kiszabadíthat belőle.
Jefferis szerint a fekete lyukak közötti mozgatás ezen módszerének elméleti tanulmányai folyamatban vannak. De ezeknek a tanulmányoknak a célja nem annyira a fekete lyukakból való kiszabadulás, mint az alapvető fizika megértése. Tehát talán a legjobb, ha nem kockáztatunk.
Rafi Letzter
