Tutkijat ovat luoneet "vauvan" madonreiän Googlen kvanttitietokoneella Sycamore 2. Kokeessa he
Uusi tutkimus on ensimmäinen askelkvanttigravitaation tutkimukseen laboratoriossa. Kun tutkijat näkivät tiedot, he saivat "paniikkikohtauksen", se oli niin vaikuttavaa, työn kirjoittajat kirjoittavat. Ja tässä syy.
Kuinka luoda "kvanttimadonreikä"?
Madonreiät tai madonreiät ovathypoteettiset tunnelit aika-avaruudessa, joita yhdistää mustat aukot (BH) molemmissa päissä. Niiden luonteeltaan valtava painovoima tarjoaa olosuhteet madonreiän syntymiselle, mutta uudessa kokeessa simuloitu on hieman erilainen. Pohjimmiltaan tämä on kvanttiteleportaatioon perustuva "lelu"-malli, joka simuloi kahta mustaa aukkoa tiedon lähettämiseksi portaalin kautta.
Painovoimaa ja kvanttimaailmaa tarkastellaan historiallisestipäinvastaisia, erilaisia prosesseja. Mutta tutkijoiden mukaan tämä ei ole täysin totta. Holografisen periaatteen mukaan painovoimateoria, joka ei toimi mustien aukkojen singulariteettien ympärillä, voidaan selittää kvanttilaeilla. Uusi koe muuttaa siis muun muassa fysiikkaa yhdistäen yleisen suhteellisuusteorian (GR) ja kvanttimekaniikan.
Einsteinin ennusteet
Albert ehdotti ensimmäisenä ideaa madonreikistäEinstein ja hänen kollegansa Nathan Rosen vuonna 1935. Sitten he ehdottivat, että yleisen suhteellisuusteorian puitteissa mustat aukot voidaan yhdistää silloilla, jotka toimivat "portaalina". Tämä teoria on yritys tarjota vaihtoehtoinen selitys avaruuden singulaarisuuspisteille - mustien aukkojen ytimille. Siellä massa keskittyy loputtomasti yhteen pisteeseen ja luo niin voimakkaan gravitaatiokentän, että aika-avaruus vääristyy äärettömään tuhoten Einsteinin yhtälöt. Kuitenkin, jos tämä mustien aukkojen "käyttäytyminen" johtaa madonreikien muodostumiseen, niin yleinen suhteellisuusteoria on oikea, tutkijat perustelevat.
Madonreikä, joka vääristää aika-avaruutta. Lähde: Needpix.com
Samaan aikaan kuukausi ennen julkaisuakuuluisa vuoden 1935 paperi, Einstein, Rosen ja heidän kollegansa Boris Podolsky suorittivat toisen tutkimuksen. Sitten he tekivät ennusteen, joka erosi heidän myöhemmästä yleistä suhteellisuusteoriaa koskevasta työstään. Se ei tukenut kvanttiteoriaa, vaan pikemminkin häpäisi sen "naurettavat johtopäätökset".
Jos kvanttimekaniikan säännöt ovat totta, ominaisuudetKahden hiukkasen on oltava erottamattomasti yhteydessä toisiinsa, tutkijat korostivat. Yhden mittaaminen vaikuttaisi välittömästi toiseen, vaikka niitä erottaisikin valtava etäisyys. Einstein pilkkasi tätä prosessia, ja nykyään se tunnetaan kvanttikietoutumisena. Tiedemies kutsui sitä "aavemaiseksi toiminnaksi etäältä" vihjaten sen epätodellisuudesta. Siitä lähtien fyysikot ovat kuitenkin havainneet ja käyttäneet sitä useammin kuin kerran.
Tiedemiehen suurin virhe
Vaikka Einstein teki nämä kaksiuraauurtavia ennusteita, hänen inhonsa kvanttifysiikan epävarmuutta ja outoa kohtaan sokaisi hänet. Tämän seurauksena hän ei tehnyt elintärkeää löytöä: yleinen suhteellisuusteoria ja kvanttifysiikka voivat liittyä toisiinsa, kuten hänen kaksi oletustaan. Erottamalla yleisen suhteellisuusteorian kvanttiteoriasta fyysikot eivät ole tutkineet tärkeää tieteenalaa, jolla gravitaatio ja kvanttivaikutukset törmäävät. Tämän seurauksena emme vieläkään tiedä, mitä mustien aukkojen ja äärettömän pienen pisteen sisällä on piilotettu, johon maailmankaikkeus keskittyi alkuräjähdyksen hetkellä.
Holografinen periaate
Koska Einstein joutui umpikujaan,tiedemiehet yrittivät luoda "kaiken teorian" - yhdistää suhteellisuusteorian ja kvanttimaailman. Prosessin aikana fyysikot loivat monia hyvin epätavallisia teorioita, yksi niistä on holografinen periaate. Sen mukaan universumi on kolmiulotteinen holografinen projektio prosesseista, jotka tapahtuvat etäisellä kaksiulotteisella pinnalla.
Idea sai alkunsa Stephen Hawkingin teoksista 1970-luvullavuotta. Sitten hän muotoili näennäisen paradoksin: jos mustat aukot todella lähettävät Hawking-säteilyä (virtuaalihiukkasia, jotka ilmestyvät satunnaisesti lähellä tapahtumahorisonttia), ne lopulta haihtuvat. Tämä rikkoo kvanttimekaniikan perussääntöä, jonka mukaan tietoa ei voi tuhota. Nyt GR ja kvanttimekaniikka eivät enää vain näyttäneet olevan yhteensopimattomia; Huolimatta monista uskomattoman tarkoista ennusteista, ne voivat olla täysin vääriä.
Tämän ongelman ratkaisemiseksi teorian kannattajatkvanttimaailman ja yleisen suhteellisuusteorian sovittaneet strings väittivät, että mustan aukon informaatio on yhteydessä tapahtumahorisonttinsa kaksiulotteiseen pintaan (pisteeseen, jonka yli edes valo ei voi paeta supergravitaation vuoksi). Fyysikot uskoivat, että tiedot tähdestä, joka romahti mustaan aukkoon, punoutuivat horisontin pinnalla oleviin vaihteluihin ennen kuin ne koodattiin Hawkingin säteilyyn ja lähetettiin ennen kuin musta aukko haihtui.
1990-luvulla teoreettiset fyysikot LeonardSusskind ja Gerard Hoeft ymmärsivät, että tätä ideaa oli kehitettävä (Susskindin kunniaksi yksi sitcomin "The Big Bang Theory" sankareista tuhottiin). Jos kuvittelet kaiken tiedon kolmiulotteisesta tähdestä kaksiulotteisessa tapahtumahorisontissa, niin maailmankaikkeus (jolla on myös oma laajeneva horisontti) on myös kaksiulotteisen tiedon kolmiulotteinen projektio - hologrammi.
Taiteilijan idea tietoportaalista. Kuva: Needpix.com
Tästä näkökulmasta kaksi erilaista teoriaa - onitse asiassa yhtenäinen kokonaisuus. Avaruuden gravitaatiokaarevuus, kuten kaikki muukin, mitä näemme, on holografinen projektio. Se ilmestyi kvanttihiukkasten pienimpien vuorovaikutusten seurauksena kaukaisen horisontin pieniulotteisella pinnalla.
Idean validointi
Näiden ideoiden testaamiseen fyysikot käyttivätGoogle-tietokone Sycamore 2. He ladasivat siihen perusmallin yksinkertaisesta holografisesta universumista, joka sisälsi kaksi kvanttisekoittunutta mustaa aukkoa kummassakin päässä. Koodattuaan syöttöviestin ensimmäiseen kubittiin, tutkijat katselivat sen muuttuvan hölynpölyksi (ikään kuin ensimmäinen reikä olisi niellyt sen). Ja sitten se lensi ulos salaamattomana ja vahingoittumattomana toisesta päästä, ikään kuin toinen musta aukko olisi "sylkenyt sen".
Mitä seuraavaksi?
Hämmästyttävin asia madonreikäkokeessaei tarkoita sitä, että viesti olisi mennyt läpi muodossa tai toisessa. On tärkeää, että se näytti täysin ehjältä. Itse asiassa malli käyttäytyi kuin fyysinen madonreikä: koe osoitti, että se voi saada virtansa kvanttiketuutumisesta.
Samaan aikaan tieto meni läpi pienenaukko Se oli vain muutaman kerran suurempi kuin lyhin mahdollinen etäisyys luonnossa - Planckin pituus. Tulevaisuudessa tutkijat kehittävät monimutkaisempia kokeita ja suorittavat ne edistyneemmillä laitteilla. Tavoitteena on lähettää viestejä pitkiä matkoja.
Mikä lopputulos on?
Kvantin mustan aukon analogejatietokoneet eivät ole kaikkea kuluttavia hirviöitä, jotka piiloutuvat avaruuteen. Tiedemiehet eivät ole varmoja, ovatko he mallintaneet mustia aukkoja riittävän tarkasti, ja he ovat kutsuneet näitä kvanttitietokoneen murtumia "nouseviksi" mustiksi aukoksi. Fyysikot kuitenkin huomauttivat, että ne "näyttävät ankoilta, kävelevät kuin ankat ja puostelevat kuin ankat". Näyttää siltä, että ne todella ovat ankkoja.
Laajamittainen teoreettinen "hyppy" siitäTietojen sijasta madonreiän läpi ei tarvitse lähettää jotain fyysistä, kuten subatomista hiukkasta. Fyysikot kuitenkin korostavat, että todellisen minimustan aukon luominen vaatisi paljon suuremman kubittitiheyden. Tätä on erittäin vaikea tehdä kokeellisesti. Vielä on paljon työtä tehtävänä ennen kuin Laikan koira lähetetään madonreikään, kuten hän kerran teki avaruuteen.
Lue lisää:
Muna pudotettiin avaruudesta: katso mitä sille tapahtui
Aivoja syövä ameba leviää Yhdysvalloissa: onko Venäjälle vaaraa
Katso miltä nainen Thora näyttää. Hän eli 800 vuotta sitten
Kannessa: taiteilijan idea madonreiästä