Denver - Znanstvenici su razvili novu, neizrecivo opasnu i nevjerojatno sporu metodu putovanja svemirom. Uključuje crvotočine koje povezuju posebne crne rupe koje vjerojatno ne postoje. A on može objasniti što se zapravo događa kada fizičari kvantno teleportiraju informacije iz jedne točke u drugu, u smislu teleportiranog bita informacija.
Harvard fizičar Daniel Jafferis govorio je o predloženoj metodi u svom razgovoru od 13. travnja na sastanku Američkog fizičkog društva. Ova metoda, rekao je on svojim okupljenim kolegama, uključuje dvije crne rupe koje su zapletene na takav način da se isprepliću u prostoru i vremenu.
Što je crvotočina?
Njihova ideja rješava dugogodišnji problem: kad nešto uđe u crvotočinu, potrebna je negativna energija za izlazak s druge strane (u normalnim okolnostima, oblik prostora-vremena na izlazu iz crvotočine onemogućava joj prolazak). Materija s gustoćom negativne energije teoretski može savladati ovu prepreku. Ali u fizici gravitacije i prostora-vremena (fizika koja opisuje crvotočine) ne postoji mogućnost takvih impulsa negativne energije. Dakle, kroz crvotočine je nemoguće proći.
"Crvotočna rupa je samo tunel u svemiru, ali ako pokušate proći kroz nju, ona se prebrzo sruši pa je ne možete proći", rekao je Jeffries za Live Science nakon svog govora.
Ovaj stari model crvotočine opisani su u časopisu Physical Review iz Alberta Einsteina i Nathana Rosena iz 1935. godine. Oba fizičara shvatila su da se pod određenim okolnostima, prema teoriji relativnosti, prostorno-vremenski kontinuum savija toliko da se formira svojevrsni tunel (ili "most") koji povezuje dvije odvojene točke.
Dijelom su napisali ovaj članak kako bi isključili mogućnost crnih rupa u svemiru. Ali u desetljećima koja su uslijedila, kad su fizičari shvatili da crne rupe zaista postoje, standardna slika crvotočne rupe poprimila je oblik tunela, u kojem dvije rupe izgledaju poput crnih rupa. Međutim, prema ovoj ideji, takav tunel vjerojatno nikada ne bi postojao sam po sebi u Svemiru, a ako zaista postoji, nestao bi i prije nego što išta prođe kroz njega. U 1980-im, fizičar Kip Thorne napisao je da se kroz ovu crvotočinu može nešto probiti ako se primijeni neka negativna energija da se spriječi urušavanje.
Promotivni video:
Kvantno zapletanje
Jefferis se udružio s Harvard fizikom Ping Gaom i stanfordskim fizičarom Aronom Wallom kako bi osmislili način primjene verzije negativne energije koja se temelji na ideji iz sasvim drugog područja fizike nazvanom "zapetljavanje".
Koncept "zapletenosti" posuđen je ne iz teorije relativnosti, već iz kvantne mehanike. Još davne 1935. Albert Einstein, Boris Podolsky i Nathan Rosen objavili su još jedan članak u Fizičkom pregledu, koji je pokazao da, prema pravilima kvantne mehanike, čestice mogu "korelirati" jedna s drugom, tako da ponašanje jedne čestice izravno utječe na ponašanje druge …
Einstein, Podolsky i Rosen vjerovali su da to dokazuje netačnost njihovih ideja o kvantnoj mehanici, jer omogućava informacijama da se kreću između dvije čestice brže od brzine svjetlosti. Fizičari sada znaju da je zapletenost stvarna i da je kvantna teleportacija gotovo rutinski dio istraživanja fizike.
Kvantna teleportacija funkcionira na ovaj način: zapletete dvije svjetlosne čestice, A i B. Zatim dajte B svom prijatelju da odvede u drugu sobu. Zatim pogodite treći foton, C, na foton A. To zbunjuje A i C i probija zamke između A i B. Tada možete izmjeriti kombinirano stanje A i C (što je različito od izvornih stanja A, B ili C) i izvijestiti rezultate kombiniranih čestica svom prijatelju u susjednoj sobi.
Bez poznavanja stanja B, vaš prijatelj tada može koristiti ove ograničene informacije za manipuliranje česticom B da bi stekao stanje koje je čestica C imala kad se pokrenula. Ako mjeri B, on zna početno stanje C bez pomoći. Podaci čestice C funkcionalno se teleportiraju iz jedne prostorije u drugu.
Učinkovit je jer može služiti kao svojevrsni kôd za slanje poruka iz jedne točke u drugu. A zapletenost nije samo svojstvo pojedinih čestica. Veći predmeti također se mogu zapetljati, iako je savršeni zaplet između njih mnogo teži.
Zapletene crne rupe mogu vas prevesti na druge svjetove
Godine 1935. fizičari koji su pisali ove članke nisu imali pojma da su crvotočne rupe i zaplete povezani, rekao je Jeffries. No 2013. godine, fizičari Juan Maldacena i Leonard Susskind objavili su članak u Napretku u fizici koji je povezao dvije ideje. Ustvrdili su da dvije savršeno upletene crne rupe djeluju kao crvotočina između njihovih dviju točaka u prostoru. Taj su koncept nazvali "ER-EPR" ("ER = EPR") jer je kombinirao članak Einstein-Rosen sa člankom Einstein-Podolsky-Rosen.
Na pitanje postoje li doista dvije potpuno zapletene crne rupe u svemiru, Jeffries je odgovorio: "Ne, naravno da ne."
Nije da je to fizički nemoguće. Ovakva situacija ne može nastati u našem poremećenom svemiru, jer je previše nedvosmislena i velikih razmjera. Pojava dvije potpuno zapletene crne rupe bilo bi poput osvajanja lutrije, samo vjerojatnost da će to biti nekoliko milijardi milijardi puta manje. A da postoje, rekao je, izgubili bi svoj savršeni odnos u trenutku kad bi neki treći objekt komunicirao s jednim od njih.
Ali ako je nekako postojao takav par crnih rupa (nekako i negdje), tada bi metoda Jaffreyja, Gaoa i Wall-a mogla djelovati.
Njihov je koncept, prvi put objavljen u prosincu 2017. u časopisu The Journal of High Energy Physics, sljedeći: Baci prijatelja u jednu od zapletenih crnih rupa. Zatim izmjerite takozvano Hawkingovo zračenje koje proizlazi iz crne rupe, a koje kodiraju neke podatke o stanju te crne rupe. Zatim prenesite ove informacije u drugu crnu rupu i upotrijebite je za kontrolu druge crne rupe (može biti jednostavno kao usmjeravanje snopa Hawkingova zračenja iz prve crne rupe u drugu). Teoretski, vaš prijatelj bi trebao iskočiti iz druge crne rupe baš kao što je ušao u prvu.
Prema Jefferysu, tvoj bi se prijatelj zaronio u crvotočina. I kad bi se približio singularnosti u njegovom uskom dijelu, osjetio bi "guranje" negativne energije, koja bi ga gurnula s druge strane.
Ova metoda nije osobito učinkovita, rekao je Jafferis, jer će uvijek biti sporiji od fizičkog pomicanja udaljenosti između dviju crnih rupa. Ali to nam još uvijek omogućuje da razumijemo svemir.
Što se tiče malo podataka koji prolaze zapletene čestice, rekao je Jafferis, ovdje se može dogoditi nešto slično. Rekao je da na skali pojedinačnih kvantnih objekata nema smisla govoriti o zakrivljenosti prostora-vremena, tvoreći crvotočanu rupu. No, za malo složeniju kvantnu teleportaciju dodajte još nekoliko čestica i odjednom model crvotočine ima smisla. U ovom slučaju, rekao je, postoje snažni dokazi da su njih dvoje povezani.
Uz to, rekao je, to sugerira da informacije nestale u crnoj rupi jednog dana mogu stići tamo gdje ih mogu pronaći.
Ako sutra padnete u crnu rupu, rekao je, situacija neće biti beznadna. Dovoljno napredna civilizacija mogla bi upravljati svemirom, skupljajući sva Hawkingova zračenja koja emitira crna rupa dok ona postupno nestaje u vječnost i komprimirajući to zračenje u novu crnu rupu upletenu s vremenom s izvornom rupom. Jednom kada se pojavi ova nova crna rupa, možda će vas moći izvući iz nje.
Prema Jefferisu, teoretska istraživanja ove metode kretanja između crnih rupa su u tijeku. Ali cilj ovog istraživanja nije toliko izlazak iz crnih rupa koliko razumijevanje fundamentalne fizike. Tako da je vjerojatno najbolje ne riskirati.
Rafi Letzter
