Denver - Vědci vyvinuli nový, neskutečně nebezpečný a neuvěřitelně pomalý způsob cestování ve vesmíru. Zahrnuje červí díry propojující speciální černé díry, které pravděpodobně neexistují. A může vysvětlit, co se vlastně stane, když fyzici kvantově teleportují informace z jednoho bodu do druhého, co se týče teleportovaného kousku informace.
Harvardský fyzik Daniel Jafferis hovořil o navrhované metodě ve svém projevu 13. dubna na setkání americké fyzické společnosti. Tato metoda, řekl svým shromážděným kolegům, zahrnuje dvě černé díry, které jsou zapleteny tak, že se zapletou v prostoru a čase.
Co je červí díra?
Jejich myšlenka řeší dlouhodobý problém: když něco vstoupí do červí díry, je zapotřebí negativní energie k opuštění druhé strany (za normálních okolností tvar časoprostoru na výstupu z červí díry znemožňuje její průchod). Hmota se zápornou hustotou energie může tuto překážku teoreticky překonat. Ve fyzice gravitace a časoprostoru (fyzika popisující červí díry) však není možnost takových impulzů negativní energie zajištěna. Je tedy nemožné projít červími dírami.
„Červí díra je jen tunel ve vesmíru, ale pokud se pokusíte projít skrz něj, zhroutí se příliš rychle, takže se přes něj nemůžete dostat,“řekl Jeffries Live Science po svém projevu.
Tento starý model červí díry je popsán v článku z roku 1935 Albert Einstein a Nathan Rosen ve Fyzickém přehledu. Oba fyzici pochopili, že za určitých okolností, podle teorie relativity, se časoprostorové kontinuum ohýbá natolik, že se vytvoří druh tunelu (nebo „mostu“) spojující dva oddělené body.
Napsali tento článek částečně, aby vyloučili možnost černých děr ve vesmíru. Ale v následujících desetiletích, kdy fyzikové pochopili, že černé díry existují, měl standardní obraz červí díry podobu tunelu, ve kterém dvě díry vypadají jako černé díry. Podle této myšlenky by však takový tunel ve vesmíru pravděpodobně nikdy sám neexistoval, a pokud by ve skutečnosti existoval, zmizel by předtím, než by jím něco prošlo. V 80. letech 20. století fyzik Kip Thorne napsal, že touto červí dírou by se něco mohlo dostat, kdyby se použila nějaká negativní energie, která by zabránila kolapsu.
Propagační video:
Kvantové zapletení
Jefferis se spojil s Harvardským fyzikem Pingem Gaem a Stanfordským fyzikem Aronem Wallem, aby vymysleli způsob, jak použít verzi negativní energie, která je založena na myšlence z úplně jiného pole fyziky zvaného „zapletení“.
Koncept „zapletení“není zapůjčen z teorie relativity, ale z kvantové mechaniky. V roce 1935 Albert Einstein, Boris Podolsky a Nathan Rosen publikovali další článek ve Fyzickém přehledu, který ukázal, že podle pravidel kvantové mechaniky mohou částice „vzájemně korelovat“, takže chování jedné částice přímo ovlivňuje chování druhé …
Einstein, Podolsky a Rosen věřili, že to dokazuje nesprávnost jejich představ o kvantové mechanice, protože to umožňuje informacím pohybovat se mezi dvěma částicemi rychleji než rychlost světla. Fyzici nyní vědí, že zapletení je skutečné a že kvantová teleportace je téměř rutinní součástí výzkumu fyziky.
Kvantová teleportace funguje takto: zamotejte dvě lehké částice, A a B., poté dejte B příteli, aby odešel do jiné místnosti. Poté udeřte na foton A třetí foton, C, čímž se zapletou A a C a přeruší se spletení mezi A a B. Potom můžete změřit kombinovaný stav A a C (který se liší od původních stavů A, B nebo C) a nahlásit výsledky kombinovaných částic svému příteli ve vedlejší místnosti.
Bez znalosti stavu B může váš přítel použít tyto omezené informace k manipulaci s částicemi B a získat stav, který měla částice C, když začala. Pokud měří B, zná základní stav C bez pomoci. Informace částice C funkčně teleportují z jedné místnosti do druhé.
Je to efektivní, protože může fungovat jako druh kódu pro odesílání zpráv z jednoho bodu do druhého. Zapletení není jen vlastnost jednotlivých částic. Větší objekty se mohou také zamotat, i když dokonalé propletení mezi nimi je mnohem obtížnější.
Zamotané černé díry vás mohou dopravit do jiných světů
V roce 1935 fyzikové, kteří psali tyto články, netušili, že červí díry a zapletení spolu souvisí, Jeffries řekl. Ale v roce 2013 publikovali fyzici Juan Maldacena a Leonard Susskind článek Progress in Physics, který tyto dva myšlenky propojil. Tvrdili, že dvě dokonale zapletené černé díry budou působit jako červí díra mezi jejich dvěma body ve vesmíru. Tento koncept nazvali „ER-EPR“(„ER = EPR“), protože kombinoval článek Einstein-Rosen s článkem Einstein-Podolsky-Rosen.
Na otázku, zda ve vesmíru skutečně existují dvě zcela zapletené černé díry, Jeffries odpověděl: „Ne, samozřejmě, že ne.“
Není to tak, že je to fyzicky nemožné. Tato situace nemůže nastat v našem neuspořádaném vesmíru, protože je příliš jednoznačná a rozsáhlá. Vznik dvou zcela zapletených černých děr by byl jako vítězství v loterii, pouze pravděpodobnost, že by to byly miliardy miliardkrát méně. A pokud by existovaly, řekl, že by ztratili svůj dokonalý vztah v okamžiku, kdy nějaký třetí objekt interaguje s jedním z nich.
Pokud by však nějaká taková černá díra existovala (nějak a někde), pak by mohla fungovat metoda Jaffreyho, Gao a Walle.
Jejich koncept, poprvé zveřejněný v prosinci 2017 v časopise The Journal of High Energy Physics, je následující: Hoďte svého přítele do jedné z propletených černých děr. Poté změřte tzv. Hawkingovo záření vycházející z černé díry, která kóduje některé informace o stavu této černé díry. Poté přeneste tuto informaci do druhé černé díry a použijte ji k ovládání druhé černé díry (může být stejně jednoduché jako nasměrování paprsku Hawkingova záření z první černé díry do druhé). Teoreticky by měl váš přítel vyskočit z druhé černé díry, stejně jako vstoupil do první.
Podle Jefferysa by se váš přítel ponořil do červí díry. A když se přiblížil k singularitě v její úzké části, cítil by „tlač“negativní energie, která by ho vytlačila z druhé strany.
Tato metoda není zvláště účinná, řekl Jafferis, protože by vždy byla pomalejší než pouhé fyzické posunutí vzdálenosti mezi dvěma černými dírami. Ale stále nám to umožňuje pochopit vesmír.
Pokud jde o kousek informací, které prochází mezi zapletenými částicemi, řekl Jafferis, že by se zde mohlo něco podobného stát. Na stupnici jednotlivých kvantových objektů řekl, že nemá smysl mluvit o zakřivení časoprostoru, které vytváří červí díru. Ale pro trochu složitější kvantovou teleportaci přidejte několik dalších částic a najednou má červí díra smysl. V tomto případě, jak řekl, existují silné důkazy o tom, že tyto dva spolu souvisí.
Kromě toho řekl, že to naznačuje, že informace chybějící v černé díře se někdy mohou dostat tam, kde je lze najít.
Pokud zítra spadnete do černé díry, řekl, situace nebude beznadějná. Dostatečně pokročilá civilizace by byla schopna navigovat vesmírem a shromažďovat veškeré Hawkingovo záření vyzařované černou dírou, protože postupně mizelo do věčnosti a komprimovalo toto záření do nové černé díry zapletené v čase s původní dírou. Jakmile se objeví tato nová černá díra, je možné, že se z ní dostanete.
Podle Jefferise probíhají teoretické studie této metody pohybu mezi černými dírami. Cílem tohoto výzkumu však není tolik vystoupit z černých děr jako porozumění základní fyzice. Takže je asi nejlepší to riskovat.
Rafi Letzter