DENVER - A kutatók kifejlesztettek egy új, kifejezetten veszélyes és hihetetlenül lassú módszert az univerzum átlépésére. Ez olyan féreglyukakat foglal magában, amelyek speciális fekete lyukakat kapcsolnak össze, amelyek valószínűleg nem léteznek. És megmagyarázhatja, mi történik valójában, amikor a fizikusok kvantálisan teleportálják az információkat egyik pontról a másikra - a teleportált kis információ szempontjából.
Daniel Jafferis, a Harvardi Egyetem fizikusa, a javasolt módszert egy, az Amerikai Fizikai Társaság ülésén itt, április 13-án tartott beszélgetésben ismertette. Ez a módszer - mondta el az összeszerelt kollégáinak - két fekete lyukat foglal magában, amelyek összefonódnak úgy, hogy térben és időben összeköttetésben vannak.
Mi egy féreglyuk?
Ötletem megoldja egy régóta fennálló problémát: Amikor valami belép egy féreglyukba, negatív energiára van szükség ahhoz, hogy kilépjen a másik oldalról. (Normális körülmények között a téridő alakja a féreglyuk kijáratánál lehetetlenné teszi áthaladását. De a negatív energiájú anyag elméletileg képes legyőzni ezt az akadályt.) A gravitáció és a téridő fizikájában azonban semmi - a féreglyukakat leíró fizika - lehetővé teszi az ilyen negatív energiájú impulzusokat. A féreglyukakat tehát lehetetlen átjutni.
"Ez csak egy kapcsolat az űrben, de ha megpróbálsz átjutni rajta, akkor túl gyorsan összeomlik, így nem tudod átjutni rajta" - mondta Jafferis a Live Science elõadása után.
A féreglyuk régebbi modellje Albert Einstein és Nathan Rosen 1935-ben közzétett tanulmányához vezet. (vagy "híd") két különálló pontot összekötne.
A fizikusok részben írták a papírt, hogy kizárják a fekete lyukak lehetőségét az univerzumban. Azonban az évtizedben, amikor a fizikusok rájöttek, hogy léteznek fekete lyukak, a féreglyuk általános képe alagútvá vált, ahol a két nyílás fekete lyukakként jelenik meg. E gondolat szerint azonban az alagút valószínűleg soha nem létezik természetesen az univerzumban, és ha létezik, akkor eltűnik, mielőtt bármi áthaladna rajta. Az 1980-as években Kip Thorne fizikus azt írta, hogy valami képes átjutni ezen a féreglyukon, ha valamilyen negatív energiát alkalmaznak a féreglyuk nyitva tartására.
Kvantum összefonódása
Jafferis, a Ping Gao harvardi fizikussal és Aron Wall Stanford fizikussal együtt kifejlesztettek egy módszert a negatív energiák olyan változatának alkalmazására, amely egy nagyon eltérő fizikaterület ötletén alapul, amelyet összefonódásnak hívnak.
Az összefonódás a kvantummechanikából származik, nem a relativitáselméletből. 1935-ben Albert Einstein, Boris Podolsky és Nathan Rosen újabb tanulmányt tett közzé a Physical Review-ban, amely kimutatta, hogy a kvantummechanika szabályai szerint a részecskék "korrelálódhatnak" egymással úgy, hogy az egyik részecske viselkedése közvetlenül befolyásolja egy másik viselkedését.
Einstein, Podolsky és Rosen szerint ez bizonyította, hogy valami baj van a kvantummechanika gondolataival, mert ez lehetővé tenné az információk gyorsabb mozgását, mint a fénysebesség a két részecske között. A fizikusok most már tudják, hogy az összefonódás valódi, és a kvantum-teleportálás a fizika kutatásának szinte rutin része.
Így működik a kvantum-teleportáció: Kapcsolja össze két könnyű részecskét, az A-t és a B-t. Ezután adjon B-t barátjának, hogy egy másik helyiségbe vigye. Ezután basson el egy harmadik fotont, C, az A fotonnal szemben. Ez összefonódik az A és C között, és megszakítja az A és B közötti összekapcsolást. Ezután megmérheti A és C együttes állapotát - ami különbözik az A eredeti állapotától, B vagy C - és közölje a kombinált részecskék eredményeit a szomszédban lévő barátjával.
A barátja anélkül, hogy tudná a B állapotát, felhasználhatja ezt a korlátozott információt a B manipulálására, hogy előállítsa a C állapotrészecskét, amely a folyamat kezdetén volt. Ha B-t mér, megtanulja C eredeti állapotát anélkül, hogy senki mondaná neki. Információ a C részecskéről, funkcionálisan egyik helyről a másikra teleportálva.
Ez hasznos, mert egyfajta rejthetetlen kódként szolgálhat az üzenetek egyik pontból a másikba történő küldéséhez.
És a beragadás nem csak az egyes részecskék tulajdonsága. A nagyobb tárgyak is összefonódhatnak, bár a tökéletes összefűzés közöttük sokkal nehezebb.
Összefonódott fekete lyukak szállíthatnak téged
1935-ben a papírokat írt fizikusok nem tudták, hogy féreglyukak és összefonódások kapcsolódnak egymáshoz - mondta Jafferis. 2013-ban azonban a fizikusok, Juan Maldacena és Leonard Susskind a Progress in Physics folyóiratban publikáltak egy két cikk összekapcsolását. Két tökéletesen belegabalyodott fekete lyuk, érvelésük szerint, féreglyukként járna a két űrpont között. Az ötletet "ER = EPR" -nek hívták, mert összekapcsolta az Einstein-Rosen-papírt az Einstein-Podolsky-Rosen-papírral.
Arra a kérdésre, vajon valóban léteznek-e két teljesen összefonódott fekete lyuk az univerzumban, Jafferis azt mondta: "Nem, nem, természetesen nem."
Nem az, hogy a helyzet fizikailag lehetetlen. Ez éppen túl pontos és hatalmas ahhoz, hogy rendetlen univerzumunk előálljon. Két tökéletesen belegabalyodott fekete lyuk előállítása olyan lenne, mint a sorsoláson nyerni, csak a zillionok sokkal ritkábban zillionok.
És ha léteznének, mondta - elveszítik a tökéletes korrelációjukat, amikor valamelyik harmadik objektum kölcsönhatásba lép velük.
De ha valamilyen módon létezik egy ilyen pár, valahol, valahol, akkor Jafferis, Gao és Wall módszere működhet.
Megközelítésük, amelyet először a The Journal of High Energy Physics-ben publikáltak 2017 decemberében, így jár: Dobd el a barátaid egyik belegabalyodott fekete lyukba. Ezután mérje meg az úgynevezett Hawking sugárzást, amely jön a fekete lyukból, amely bizonyos információkat kódol a fekete lyuk állapotáról. Ezután vigye az információt a második fekete lyukba, és manipulálja a második fekete lyukba. (Ez egyszerű lehet, ha egy csomó Hawking-sugárzást az első fekete lyukból a másodikba dobunk.) Elméletileg a barátjának pontosan úgy kell kiugrania a második fekete lyukból, ahogy belépett az elsőbe.
Jafferis elmondta, hogy egy féreglyukba merült volna. És amikor megközelítette a szingularitást a nyakán, negatív energia "impulzusát" érezte volna, amely a másik oldalát kiszorította volna.
A módszer nem különösebben hasznos - mondta Jafferis, mert mindig lassabb lenne, mint csupán a két fekete lyuk közötti távolság fizikai mozgatása. De valamit utal az univerzumról.
Jafferis szerint az összegabalyodott részecskék közötti információcsere szempontjából valami hasonló történhet. Az egyes kvantumobjektumok méretarányában elmondta, hogy nem igazán értelmes a tér-idő görbéről beszélni, hogy féreglyukot hozzon létre. De vegyen be néhány további részecskét a keverékbe egy kicsit összetettebb kvantum-teleportáláshoz, és a féreglyuka modellnek hirtelen sok értelme van. Erős bizonyíték van itt - mondta -, hogy a két jelenség összekapcsolódik.
Azt is erősen javasolja, hogy egy fekete lyukba elveszett információ valahol eljuthasson, ahol az egyik nap megkereshető lenne.
Ha holnap egy fekete lyukba esik - mondta, minden remény nem veszít el. Egy kellően fejlett civilizáció képes lehet nagyítani az univerzum körül, összegyűjti a fekete lyukból származó összes Hawking sugárzást, amint az lassan elpárolog az eonok felett, és összenyomja ezt a sugárzást egy új fekete lyukba, amely idővel összefonódik az eredetivel. Amint megjelenik az új fekete lyuk, lehetséges, hogy megszabadít téged tőle.
Jafferis szerint a fekete lyukak közötti mozgatás ezen módszerének elméleti kutatása folyamatban van. A cél azonban inkább az alapvető fizika megértése, mint a fekete lyukból történő mentések végrehajtása. Tehát talán a legjobb, ha nem kockáztatunk.
