Denver - teadlased on välja töötanud uue, kirjeldamatult ohtliku ja uskumatult aeglase reisimismeetodi universumis. See hõlmab ussiauke, mis ühendavad spetsiaalseid mustaid auke, mida tõenäoliselt pole olemas. Ja ta oskab selgitada, mis tegelikult juhtub, kui füüsikud kvant-teleporteerivad teavet ühest punktist teise teleporteeritud natuke teavet.
Harvardi füüsik Daniel Jafferis rääkis kavandatud meetodist oma 13. aprilli jutus Ameerika füüsilise seltsi koosolekul. Ta rääkis oma kokkupandud kolleegidele, et see meetod hõlmab kahte musta auku, mis on takerdunud nii, et need takerduvad ruumi ja ajasse.
Mis on ussiauk?
Nende idee lahendab pikaajalise probleemi: kui miski siseneb ussiauku, on teispoolsusest väljumiseks vaja negatiivset energiat (tavaolukorras muudab ussiaugust väljumise aegruumi kuju selle läbimise võimatuks). Negatiivse energiatihedusega materjal võib teoreetiliselt sellest takistusest üle saada. Kuid gravitatsiooni ja ruumi-aja füüsikas (ussiavasid kirjeldav füüsika) selliste negatiivse energia impulsside võimalust ei pakuta. Seega on ussiaukude läbimine võimatu.
"Ussiauk on lihtsalt kosmoses olev tunnel, kuid kui proovite sellest läbi kõndida, kukub see liiga kiiresti kokku, nii et te ei pääse sellest läbi," rääkis Jeffries Live Scienceile pärast oma kõnet.
Seda ussiaugu vana mudelit kirjeldavad 1935. aasta artiklis Albert Einstein ja Nathan Rosen ajakirjas Physical Review. Mõlemad füüsikud mõistsid, et teatud tingimustel paindub relatiivsusteooria kohaselt ruumi-aja kontinuum nii palju, et moodustub omamoodi tunnel (või "sild"), mis ühendab kahte eraldi punkti.
Nad kirjutasid selle artikli osaliselt selleks, et välistada mustade aukude tekkimise võimalus universumis. Kuid järgnevatel aastakümnetel, kui füüsikud said aru, et mustad augud on olemas, võttis ussiava standardpilt tunneli kuju, milles kaks auku näevad välja nagu mustad augud. Selle idee kohaselt ei eksisteeriks sellist tunnelit tõenäoliselt kunagi iseseisvalt universumis ja kui see tegelikult eksisteeriks, kaoks see enne, kui midagi sellest läbi läheks. 1980-ndatel kirjutas füüsik Kip Thorne, et midagi võib sellest ussiaugust läbi saada, kui selle kokkuvarisemise vältimiseks rakendatakse mingit negatiivset energiat.
Reklaamvideo:
Kvantide takerdumine
Jefferis tegi koostööd Harvardi füüsiku Ping Gao ja Stanfordi füüsiku Aron Walliga, et leida viis negatiivse energia versiooni rakendamiseks, mis põhineb ideel, mis pärineb täiesti teistsugusest füüsika valdkonnast, mida nimetatakse "takerdumiseks".
Mõiste "takerdumine" on laenatud mitte relatiivsusteooriast, vaid kvantmehaanikast. Veel 1935. aastal avaldasid Albert Einstein, Boris Podolsky ja Nathan Rosen ajakirjas Physical Review veel ühe artikli, mis näitas, et kvantmehaanika reeglite kohaselt võivad osakesed üksteisega "korreleeruda", nii et ühe osakese käitumine mõjutab otseselt teise käitumist …
Einstein, Podolsky ja Rosen arvasid, et see tõestab nende kvantmehaanika ideede ebaõigeid õigusi, kuna see võimaldab informatsioonil liikuda kahe osakese vahel kiiremini kui valguse kiirus. Füüsikud teavad nüüd, et takerdumine on reaalne ja kvantteleportatsioon on peaaegu igapäevane osa füüsikauuringutest.
Kvantteleportatsioon toimib nii: pange kaks kerget osakest A ja B. kinni ja andke siis B oma sõbrale teise tuppa. Seejärel lüüa footonil A kolmas ja kolmas footon C. See takerdub A ja C ning murrab A ja B vahelise takerdumise. Seejärel saate mõõta A ja C kombineeritud olekut (mis erineb algsest olekust A, B või C) ja esitada kombineeritud osakeste tulemused oma sõbrale järgmises toas.
Olekut B tundmata võib teie sõber seda piiratud teavet kasutada osakese B manipuleerimiseks, et saada olek, mis osake C oli selle käivitamise ajal. Kui ta mõõdab B-d, teab ta C-i lähteseisundit ilma abita. Osakeste C teave teleporteerib funktsionaalselt ühest ruumist teise.
See on efektiivne, kuna see võib toimida omamoodi koodina sõnumite saatmiseks ühest punktist teise. Ja takerdumine pole ainult üksikute osakeste omadus. Ka suuremad objektid võivad takerduda, ehkki nende vahel on täiuslik takerdumine palju raskem.
Takerdunud mustad augud võivad teid teistesse maailmadesse transportida
Jeffries ütles, et 1935. aastal polnud neid artikleid kirjutavatel füüsikutel aimugi, et ussiaugud ja takerdumine on omavahel seotud. Kuid füüsikud Juan Maldacena ja Leonard Susskind avaldasid 2013. aastal ajakirjas Progress in Physics artikli, mis seostas neid kahte ideed. Nad väitsid, et kaks ideaalselt takerdunud musta auku toimiksid nende kahe kosmosepunkti vahel ussina. Nad nimetasid seda mõistet "ER-EPR" ("ER = EPR"), kuna see ühendas Einstein-Roseni artikli Einstein-Podolsky-Roseni artikliga.
Küsimusele, kas universumis on tõesti kaks täiesti takerdunud musta auku, vastas Jeffries: "Ei, muidugi mitte."
See pole nii, et see oleks füüsiliselt võimatu. Sellist olukorda ei saa tekkida meie korrastamata universumis, kuna see on liiga ühemõtteline ja laiaulatuslik. Kahe täiesti takerdunud musta augu moodustumine oleks nagu loterii võitmine, ainult selle tõenäosus oleks miljardeid miljardeid kordi väiksem. Ja kui nad oleksid olemas, siis tema sõnul oleksid nad kaotanud täiuslikud suhted sel hetkel, kui mõni kolmas objekt ühega neist suhtles.
Aga kui kuidagi selline must auk oleks olemas (kuidagi ja kuskil), siis võiks Jaffrey, Gao ja Wall'i meetod toimida.
Nende kontseptsioon, mis avaldati esmakordselt 2017. aasta detsembris ajakirjas Journal of High Energy Physics, on järgmine: viska oma sõber ühte sassis musta auku. Seejärel mõõdetakse mustast august tekkivat nn Hawkingi kiirgust, mis kodeerib mingit teavet selle musta augu oleku kohta. Seejärel kandke see teave teise musta auku ja kasutage seda teise musta augu kontrollimiseks (see võib olla nii lihtne, kui Hawkingi kiirguse kiirguse suunamine esimesest mustast august teise). Teoreetiliselt peaks su sõber teisest mustast august välja hüppama just nagu esimene.
Jefferysi sõnul oleks su sõber ussiauku sukeldunud. Ja kui ta lähenes ainsusele selle kitsas osas, tundis ta negatiivse energia "tõuke", mis tõukaks teda teispoolsusest.
See meetod pole eriti efektiivne, ütles Jafferis, kuna see oleks alati aeglasem kui lihtsalt kahe musta augu vahelise vahemaa füüsiline liigutamine. Kuid see võimaldab meil ikkagi universumit mõista.
Jafferis ütles, et takerdunud osakeste vahel liikuva teabe osas võib midagi sarnast juhtuda ka siin. Üksikute kvantobjektide skaalal ei ole tema sõnul mõtet rääkida aegruumi kõverusest, moodustades ussiauku. Kuid pisut keerukamaks kvant-teleporteerimiseks lisage veel mõned osakesed ja äkki on ussiava mudelil mõistlik. Tema sõnul on kindlaid tõendeid selle kohta, et need kaks on omavahel seotud.
Lisaks arvab ta, et musta auku puuduv teave võib kunagi jõuda sinna, kust seda võib leida.
Tema sõnul ei saa olukord homme musta auku sattuda. Piisavalt arenenud tsivilisatsioon suudaks universumis navigeerida, kogudes kogu musta augu poolt eralduva Hawkingi kiirguse, kuna see kaob järk-järgult igavikku ja pigistades selle kiirguse uude, auku, mis on algse auguga takerdunud. Kui see uus must auk ilmub, võib olla võimalik teid sellest välja viia.
Jefferise sõnul jätkuvad selle mustade aukude vahel liikumise meetodi teoreetilised uuringud. Kuid selle uurimistöö eesmärk pole mitte niivõrd mustadest aukudest pääsemine, vaid fundamentaalfüüsika mõistmine. Nii et ilmselt on parem mitte sellega riskida.
Rafi Letzter
