Οι φυσικοί πιστεύουν ότι θα μπορούσατε να διασώσετε από μια μαύρη τρύπα – αλλά μην το διακινδυνεύετε

 Οι ερευνητές έχουν αναπτύξει μια νέα, απερίγραπτα επικίνδυνη και απίστευτα αργή μέθοδο διέλευσης του σύμπαντος. Πρόκειται για σκουληκότρυπες που συνδέουν ειδικές μαύρες τρύπες που πιθανώς δεν υπάρχουν. Και θα μπορούσε να εξηγήσει τι συμβαίνει πραγματικά όταν οι φυσικοί κβαντοποιούν τις πληροφορίες από το ένα σημείο στο άλλο  από την οπτική γωνία του τηλεγραφικού κομμάτι των πληροφοριών.

Ο Daniel Jafferis, ένας φυσικός του Πανεπιστημίου του Χάρβαρντ, περιέγραψε την προτεινόμενη μέθοδο σε μια συζήτηση στις 13 Απριλίου εδώ σε μια συνάντηση της Αμερικανικής Φυσικής Εταιρείας. Αυτή η μέθοδος, είπε στους συνάδελφους συναδέλφους του, περιλαμβάνει δύο μαύρες τρύπες που είναι μπλεγμένες έτσι ώστε να συνδέονται σε ολόκληρο τον χώρο και τον χρόνο.

Τι είναι μια σκουληκότρυπα;

Η ιδέα τους λύει ένα μακροχρόνιο πρόβλημα: Όταν εισέρχεται κάτι σε μια σκουληκότρυπα , απαιτεί αρνητική ενέργεια για να βγει από την άλλη πλευρά. (Υπό κανονικές συνθήκες, το σχήμα του χωροχρόνου στην έξοδο της σκουληκότρυπας καθιστά αδύνατη τη διέλευση, αλλά μια ουσία με αρνητική ενέργεια θα μπορούσε, θεωρητικά, να ξεπεράσει αυτό το εμπόδιο.) Αλλά τίποτα στη φυσική της βαρύτητας και του χωροχρόνου  η φυσική που περιγράφει τις σκουληκότρυπες επιτρέπει αυτά τα είδη παλμών αρνητικής ενέργειας. Έτσι, οι σκουληκότρυπες είναι αδύνατο να περάσουν πραγματικά.

“Είναι απλά μια σύνδεση στο διάστημα, αλλά αν προσπαθήσετε να περάσετε από αυτό, καταρρέει πολύ γρήγορα, ώστε να μην μπορείτε να το πετύχετε”, δήλωσε ο Jafferis στην Live Science μετά τη συζήτησή του.

Αυτό το παλαιότερο μοντέλο της σκουληκότρυπας χρονολογείται σε ένα χαρτί του Albert Einstein και του Nathan Rosen, που δημοσιεύτηκε στο Physical Review το 1935. Οι δύο φυσικοί συνειδητοποίησαν ότι κάτω από ορισμένες συνθήκες, η σχετικότητα θα υπαγορεύει ότι ο χωροχρόνος θα καμπυλώνει τόσο πολύ ώστε ένα είδος σήραγγας (ή “γέφυρα”) θα δημιουργούσε τη σύνδεση δύο ξεχωριστών σημείων.

Οι φυσικοί έγραψαν το χαρτί εν μέρει για να αποκλείσουν τη δυνατότητα μαύρων οπών στο σύμπαν. Αλλά στις δεκαετίες που ακολούθησαν, καθώς οι φυσικοί καταλάμβαναν ότι υπάρχουν μαύρες τρύπες, η τυποποιημένη εικόνα μιας σκουληκότρυπας έγινε μια σήραγγα όπου τα δύο ανοίγματα εμφανίζονται ως μαύρες τρύπες. Ωστόσο, σύμφωνα με αυτή την ιδέα, όπως η σήραγγα, πιθανότατα δεν θα υπήρχε ποτέ φυσιολογικά στο σύμπαν, και εάν υπήρχε θα εξαφανιζόταν πριν να περάσει οτιδήποτε. Στη δεκαετία του ’80, ο φυσικός Kip Thorne έγραψε ότι κάτι θα μπορούσε να περάσει από αυτή τη σκουληκότρυπα αν εφαρμοζόταν κάποιο είδος αρνητικής ενέργειας για να κρατήσει ανοιχτή την σκουληκότρυπα.

Κβαντική εμπλοκή

Ο Jafferis, μαζί με τον φυσικό του Χάρβαρντ Ping Gao και τον φυσικό του Stanford Aron Wall, έχουν αναπτύξει έναν τρόπο να εφαρμόσουν μια εκδοχή αρνητικής ενέργειας που βασίζεται σε μια ιδέα από ένα πολύ διαφορετικό πεδίο φυσικής, που ονομάζεται εμπλοκή .

Η εμπλοκή προέρχεται από την κβαντική μηχανική και όχι από τη σχετικότητα. Το 1935, οι Albert Einstein, Boris Podolsky και Nathan Rosen δημοσίευσαν ένα άλλο έγγραφο στο Physical Review, το οποίο έδειξε ότι σύμφωνα με τους κανόνες της κβαντικής μηχανικής τα σωματίδια μπορούν να συσχετιστούν μεταξύ τους, έτσι ώστε η συμπεριφορά ενός σωματιδίου να επηρεάζει άμεσα τη συμπεριφορά ενός άλλου. [ Τα 18 μεγαλύτερα αδιευκρίνιστα μυστήρια στη φυσική ]

Ο Αϊνστάιν, ο Ποδολσκι και ο Ρόζεν πιστεύουν ότι κάτι τέτοιο απέδειξε ότι δεν ήταν σωστό με τις ιδέες τους για την κβαντική μηχανική, διότι θα επέτρεπε στις πληροφορίες να κινούνται ταχύτερα από την ταχύτητα του φωτός μεταξύ των δύο σωματιδίων. Τώρα, οι φυσικοί γνωρίζουν ότι η εμπλοκή είναι πραγματική, και η κβαντική τηλεμεταφορά είναι σχεδόν συνήθης μέρος της έρευνας της φυσικής.

Εδώ είναι πώς λειτουργεί η κβαντική τηλεμεταφορά: Εμπλέξτε δύο ελαφριά σωματίδια, Α και Β. Στη συνέχεια, δώστε το Β στον φίλο σας για να μεταφερθείτε σε άλλο δωμάτιο. Στη συνέχεια, βάλετε ένα τρίτο φωτόνιο C εναντίον του φωτονίου Α. Αυτό εμπλέκει τα Α και Γ και σπάει την εμπλοκή μεταξύ Α και Β. Στη συνέχεια, μπορείτε να μετρήσετε τη συνδυασμένη κατάσταση των Α και C – η οποία είναι διαφορετική από τις αρχικές καταστάσεις του Α, B ή C – και να γνωστοποιήσετε τα αποτελέσματα των συνδυασμένων σωματιδίων στον φίλο σας στο επόμενο δωμάτιο.

Χωρίς να γνωρίζουμε την κατάσταση του Β, ο φίλος σας μπορεί στη συνέχεια να χρησιμοποιήσει αυτές τις περιορισμένες πληροφορίες για να χειριστεί το Β για την παραγωγή του σωματιδίου C που είχε στην αρχή της διαδικασίας. Αν μετρήσει το Β, θα μάθει την αρχική κατάσταση του Γ, χωρίς να το πει κανείς. Πληροφορίες σχετικά με το σωματίδιο C λειτουργικά τηλεμεταφερόμενο από το ένα δωμάτιο στο άλλο.

Αυτό είναι χρήσιμο, επειδή μπορεί να λειτουργήσει ως ένα είδος μη επεξεργάσιμου κώδικα για την αποστολή μηνυμάτων από το ένα σημείο στο άλλο.

Και η εμπλοκή δεν είναι απλώς ιδιοκτησία μεμονωμένων σωματιδίων. Μεγαλύτερα αντικείμενα μπορούν επίσης να εμπλακούν, αν και η τέλεια εμπλοκή μεταξύ τους είναι πολύ πιο δύσκολη.

Εμπλοκές μαύρες τρύπες μπορούν να σας μεταφέρουν

Πίσω το 1935, οι φυσικοί που γράφουν αυτά τα χαρτιά δεν είχαν καμία ιδέα ότι οι σκουληκότρυπες και η εμπλοκή ήταν συνδεδεμένες, είπε ο Jafferis. Αλλά το 2013, οι φυσικοί Juan Maldacena και Leonard Susskind δημοσίευσαν ένα άρθρο στο περιοδικό Progress in Physics που συνδέει τις δύο ιδέες. Δύο τέλεια μπλεγμένες μαύρες τρύπες, υποστήριζαν, θα λειτουργούσαν ως σκουληκότρυπα ανάμεσα στα δύο σημεία τους στο διάστημα. Κάλεσε την ιδέα “ER = EPR”, επειδή συνέδεσε το χαρτί Einstein-Rosen με το χαρτί Einstein-Podolsky-Rosen.

Ερωτηθείς αν δυο πλήρως ματαιωμένες μαύρες τρύπες μπορεί να υπάρχουν πραγματικά στο σύμπαν, ο Jafferis είπε: “Όχι, όχι, σίγουρα όχι.”

Δεν είναι ότι η κατάσταση είναι φυσικά αδύνατη. Είναι πολύ ακριβές και τεράστιο για το βρώμικο σύμπαν μας να παράγει. Η παραγωγή δύο τέλεια ματαιωμένων μαύρων τρυπών θα ήταν σαν να κερδίσατε την κλήρωση, μόνο λίγες φορές σε λίγες φορές λιγότερες πιθανότητες.

Και αν υπήρχαν, είπε, θα χάσουν την τέλεια συσχέτισή τους τη στιγμή που κάποιο τρίτο αντικείμενο αλληλεπιδρά με έναν από αυτούς.

Αλλά αν, κάπως, ένα τέτοιο ζευγάρι θα υπήρχε, κάπως, κάπου, τότε η μέθοδος Jafferis, Gao και Wall θα μπορούσε να λειτουργήσει.

Η προσέγγισή τους, η οποία δημοσιεύτηκε για πρώτη φορά στην Εφημερίδα της Φυσικής Υψηλών Ενεργειών τον Δεκέμβριο του 2017, πηγαίνει έτσι: Πετάξτε τον φίλο σας σε μια από τις ματαιωμένες μαύρες τρύπες. Στη συνέχεια, μετρήστε τη λεγόμενη ακτινοβολία Hawking πουέρχεται από τη μαύρη τρύπα, η οποία κωδικοποιεί κάποιες πληροφορίες σχετικά με την κατάσταση της μαύρης τρύπας. Στη συνέχεια, μεταφέρετε αυτές τις πληροφορίες στη δεύτερη μαύρη τρύπα και χρησιμοποιήστε την για να χειριστείτε τη δεύτερη μαύρη τρύπα. (Αυτό μπορεί να είναι τόσο απλό όσο η απόρριψη μιας δέσμης της ακτινοβολίας Hawking από την πρώτη μαύρη τρύπα στο δεύτερο.) Θεωρητικά, ο φίλος σας πρέπει να βγαίνει από τη δεύτερη μαύρη τρύπα ακριβώς καθώς εισήλθε στην πρώτη.

Από τη σκοπιά του, είπε ο Jafferis, θα είχε βυθιστεί σε μια σκουληκότρυπα. Και καθώς προσέγγισε την ιδιαιτερότητα στο λαιμό της, θα είχε βιώσει έναν «παλμό» αρνητικής ενέργειας που θα την ώθησε στην άλλη πλευρά. 

Η μέθοδος δεν είναι ιδιαίτερα χρήσιμη, δήλωσε ο Jafferis, επειδή θα ήταν πάντοτε πιο αργή από τη φυσική κίνηση της απόστασης μεταξύ των δύο μαύρων τρυπών. Αλλά προτείνει κάτι για το σύμπαν.

Από τη σκοπιά μιας λίγο πληροφορίας που περνάει ανάμεσα σε μπλεγμένα σωματίδια, είπε ο Jafferis, κάτι παρόμοιο μπορεί να συμβαίνει. Στην κλίμακα μεμονωμένων κβαντικών αντικειμένων, είπε, δεν έχει νόημα να μιλάμε για την κάμψη του χωροχρόνου για να παράγουμε μια σκουληκότρυπα. Αλλά περιλαμβάνει μερικά ακόμα σωματίδια στο μίγμα για ένα ελαφρώς πιο περίπλοκο κομμάτι της κβαντικής τηλεμεταφοράς και ξαφνικά το μοντέλο της σκουληκότρυπας έχει πολύ νόημα. Υπάρχουν ισχυρά στοιχεία εδώ, είπε, ότι τα δύο φαινόμενα συνδέονται.

Υποστηρίζει επίσης έντονα, είπε, ότι οι πληροφορίες που χάνονται σε μια μαύρη τρύπα μπορεί να πάνε κάπου όπου θα μπορούσε να ανακτηθεί κάποια μέρα.

Εάν πέσετε αύριο σε μια μαύρη τρύπα, είπε, όλη η ελπίδα δεν χαθεί. Ένας επαρκώς προηγμένος πολιτισμός μπορεί να είναι σε θέση να κάνει ζουμ γύρω από το σύμπαν, συλλέγοντας όλη την ακτινοβολία Hawking που εκπέμπεται από τη μαύρη τρύπα καθώς εξατμίζεται σιγά-σιγά για αιώνες και συμπιέζοντας αυτή την ακτινοβολία σε μια νέα μαύρη τρύπα, εμπλεγμένη με το πρωτότυπο με το πέρασμα του χρόνου. Μόλις εμφανιστεί αυτή η νέα μαύρη τρύπα, ίσως να είναι δυνατή η ανάκτηση από αυτήν.

Η θεωρητική έρευνα σχετικά με αυτή τη μέθοδο κίνησης μεταξύ μαύρων οπών, δήλωσε ο Jafferis, είναι σε εξέλιξη. Αλλά ο στόχος είναι περισσότερο να κατανοήσουμε τη θεμελιώδη φυσική από τη διασφάλιση της μαύρης τρύπας. Έτσι, ίσως είναι καλύτερο να μην το ρισκάρετε.

πηγή: livescience.com