DENVER - Pētnieki ir izstrādājuši jaunu, neizsakāmi bīstamu un neticami lēnu Visuma šķērsošanas metodi. Tas ietver tārpu caurumus, kas savieno īpašus melnos caurumus, kas, iespējams, nepastāv. Un tas varētu izskaidrot, kas īsti notiek, kad fiziķi kvantitatīvi teleportē informāciju no viena punkta uz otru - no teleportētās informācijas mazliet perspektīvas.
Hārvarda universitātes fiziķis Daniels Jafferis aprakstīja piedāvāto metodi 13. aprīļa sarunā šeit, Amerikas Fizikāņu biedrības sanāksmē. Viņš pastāstīja saviem sapulcinātajiem kolēģiem, ka šī metode ietver divus melnos caurumus, kas ir savijušies tā, lai tie būtu savienoti telpā un laikā.
Kas ir tārps?
Viņu ideja atrisina ilgstošu problēmu: kad kaut kas nonāk tārpa caurumā, tam nepieciešama negatīva enerģija, lai izietu no otras puses. (Normālos apstākļos telpas-laika forma pie tārpa cauruma izejas padara neiespējamu cauri. Bet viela ar negatīvu enerģiju teorētiski varētu pārvarēt šo šķērsli.) Bet nekas smaguma un telpas-laika fizikā - fizika, kas apraksta tārpu caurumus - pieļauj šāda veida negatīvās enerģijas impulsus. Tātad tārpu caurumus faktiski nav iespējams iziet cauri.
"Tas ir tikai savienojums kosmosā, bet, mēģinot to izkļūt, tas sabrūk pārāk ātri, tāpēc jūs nevarat to izkļūt," pēc savas sarunas stāstīja Jafferis Live Science.
Šis vecāks vērpjveida urbuma modelis aizsākts Alberta Einšteina un Nātana Rozena rakstā, kas publicēts žurnālā Physical Review 1935. gadā. Abi fiziķi saprata, ka noteiktos apstākļos relativitāte noteiks, ka telpas un laika līkne ir tik ārkārtīgi liela, ka sava veida tunelis (vai "tilts") veidotu divu atsevišķu punktu savienošanu.
Fiziķi daļēji uzrakstīja papīru, lai izslēgtu melno caurumu iespējamību Visumā. Bet gadu desmitos kopš fiziķi saprata, ka melnie caurumi pastāv, tārpa cauruma standarta attēls kļuva par tuneli, kur abas atveres parādās kā melnie caurumi. Tomēr saskaņā ar šo ideju, piemēram, tunelis visumā dabiski nekad nepastāvētu, un, ja tāds pastāvētu, tas pazustu, pirms kaut kas tam cauri izietu. Astoņdesmitajos gados fiziķis Kips Torns rakstīja, ka kaut kas varētu iziet cauri šai tārpam, ja tiek pielietota kāda veida negatīva enerģija, lai tārpu caurumu noturētu vaļā.
Kvantu sapīšanās
Jafferis kopā ar Hārvarda fiziķi Pingu Gao un Stenfordas fiziķi Aronu Wallu ir izstrādājuši veidu, kā pielietot negatīvās enerģijas versiju, kas balstās uz ideju no pavisam citas fizikas jomas, ko sauc par sapīšanos.
Sapīšanās nāk no kvantu mehānikas, nevis no relativitātes. 1935. gadā Alberts Einšteins, Boriss Podoļskis un Natans Rozens publicēja vēl vienu rakstu žurnālā Physical Review, parādot, ka saskaņā ar kvantu mehānikas noteikumiem daļiņas var "savstarpēji korelēt" tā, ka vienas daļiņas uzvedība tieši ietekmē citas uzvedību.
Einšteins, Podoļskis un Rozens uzskatīja, ka tas pierādīja, ka kaut kas nav kārtībā ar viņu kvantu mehānikas idejām, jo tas ļautu informācijai pārvietoties ātrāk nekā gaismas ātrums starp abām daļiņām. Tagad fiziķi zina, ka sapīšanās ir reāla, un kvantu teleportācija ir gandrīz ikdienas fizikas pētījumu sastāvdaļa.
Lūk, kā darbojas kvantu teleportācija: Sapiniet divas gaismas daļiņas - A un B. Pēc tam dodiet B draugam, lai viņš ieiet citā telpā. Pēc tam atdaliet trešo fotonu C pret fotonu A. Tas iesaista A un C un izjauc iespīlējumu starp A un B. Pēc tam varat izmērīt A un C kopējo stāvokli, kas atšķiras no A sākotnējiem stāvokļiem, B vai C - un paziņojiet kombinēto daļiņu rezultātus ar savu draugu blakus istabā.
Nezinot B stāvokli, jūsu draugs var izmantot šo ierobežoto informāciju, lai manipulētu ar B, lai iegūtu stāvokļa daļiņu C, kas bija procesa sākumā. Ja viņa mēra B, viņa iemācīsies sākotnējo C stāvokli, nevienam to nepaziņojot. Informācija par C daļiņu, kas tiek funkcionāli pārvesta no vienas telpas uz otru.
Tas ir noderīgi, jo tas var darboties kā sava veida nesašķeļams kods ziņojumu sūtīšanai no viena punkta uz otru.
Un sapīšanās nav tikai atsevišķu daļiņu īpašums. Arī lielāki priekšmeti var tikt savīti, lai arī perfekta savilkšanās starp tiem ir daudz grūtāka.
Sapinušies melnie caurumi var jūs transportēt
Jau 1935. gadā fiziķiem, kas rakstīja šos dokumentus, nebija nekādas pārliecības, ka tārpu caurumi un sapinumi ir saistīti, sacīja Jafferis. Bet 2013. gadā fiziķi Huans Maldacena un Leonards Susskind žurnālā “Progress in Physics” publicēja rakstu, kurā tika apvienotas abas idejas. Divi perfekti sapinušies melnie caurumi, pēc viņu domām, darbosies kā tārps starp diviem punktiem kosmosā. Viņi ideju sauca par "ER = EPR", jo tas Einšteina-Rozena papīru sasaistīja ar Einšteina-Podoļskas-Rozenas papīru.
Jautāts, vai Visumā tiešām varētu pastāvēt divi pilnībā iespīlēti melnie caurumi, Jafferis sacīja: "Nē, nē, noteikti nē."
Nav tā, ka situācija ir fiziski neiespējama. Tas ir pārāk precīzi un milzīgi, lai mūsu netīrais Visums varētu ražot. Izgatavot divus perfekti sapinušos melnos caurumus būtu tāpat kā laimēt loterijā, tikai uz ziljoniem ziljonu reizes retāk.
Un, ja viņi pastāvētu, viņš teica, viņi zaudētu savu perfekto korelāciju, kad kāds trešais objekts mijiedarbotos ar kādu no viņiem.
Bet, ja kaut kā kaut kas tāds eksistētu, kaut kur kaut kur, tad varētu darboties Jafferis, Gao un Wall metode.
Viņu pieeja, kas pirmo reizi tika publicēta žurnālā The High Energy Physics 2017. gada decembrī, iet šādi: Iemetiet savu draugu vienā no sapinušajiem melnajiem caurumiem. Pēc tam izmēriet tā saukto Hokinga starojumu, kas nāk no melnā cauruma un kas kodē zināmu informāciju par šī melnā cauruma stāvokli. Pēc tam nogādājiet šo informāciju otrajā melnajā caurumā un izmantojiet to, lai manipulētu ar otro melno caurumu. (Tas var būt tikpat vienkāršs kā Hokinga starojuma ķekara izmešana no pirmā melnā cauruma uz otro.) Teorētiski draugam vajadzētu izlekt no otrā melnā cauruma tieši tā, kā viņa ienāca pirmajā.
No viņa skatpunkta, sacīja Jafferis, viņa būtu ienirusi tārpa caurumā. Un, tuvojoties singularitātei tās kaklā, viņa būtu piedzīvojusi negatīvas enerģijas "impulsu", kas viņu būtu izdzenusi no otras puses.
Jafferis sacīja, ka šī metode nav īpaši noderīga, jo tā vienmēr būs lēnāka nekā tikai fiziski pārvietojot attālumu starp diviem melnajiem caurumiem. Bet tas tomēr kaut ko norāda uz Visumu.
Jafferis sacīja, ka, ņemot vērā nedaudz informācijas pārsūtīšanu starp sapinušajām daļiņām, varētu notikt kaut kas līdzīgs. Atsevišķu kvantu objektu mērogā, viņš teica, nav īsti jēgas runāt par telpas-laika izliekumu, lai iegūtu tārpa caurumu. Bet nedaudz sarežģītākam kvantu teleportācijas bitu iekļaujiet maisījumā vēl dažas daļiņas, un pēkšņi tārpu caurumu modelim ir liela jēga. Viņš teica, ka šeit ir pārliecinoši pierādījumi, ka abas parādības ir saistītas.
Viņš sacīja, ka tas arī stingri norāda, ka melnajam caurumam nozaudētā informācija varētu nonākt kaut kur, kur to kādu dienu varētu iegūt.
Ja rīt jūs iekritīsit melnā caurumā, viņš teica, ka visas cerības nav zudušas. Pietiekami attīstīta civilizācija varētu tuvināt Visumu, savācot visu Hjūkinga starojumu, ko izstaro no melnā cauruma, lēnām iztvaikojot pāri joniem, un saspiežot šo starojumu jaunā melnā caurumā, kas laika gaitā ir savijies ar oriģinālu. Tiklīdz parādījās šis jaunais melnais caurums, iespējams, jūs varētu no tā atbrīvot.
Jafferis sacīja, ka turpinās teorētiski pētījumi par šo pārvietošanās metodi starp melnajiem caurumiem. Bet mērķis ir vairāk izprast pamata fiziku, nevis veikt melnā cauruma glābšanu. Tāpēc varbūt labāk to neriskēt.
