מדענים יצרו חור תולעת "תינוק" באמצעות המחשב הקוונטי של גוגל Sycamore 2. בניסוי הם
מחקר חדש הוא הצעד הראשוןל מחקר של כוח הכבידה הקוונטי במעבדה. כשמדענים ראו את הנתונים, הם חטפו "התקף פאניקה", זה היה כל כך מרשים, כותבים מחברי העבודה. ו הנה הסיבה.
איך יוצרים "חור תולעת קוונטי"?
חורי תולעת או חורי תולעת הםמנהרות היפותטיות במרחב-זמן המחוברות על ידי חורים שחורים (BH) בשני הקצוות. מטבעם, כוח הכבידה העצום שלהם מספק את התנאים להופעת חור תולעת, אך זה המדומה בניסוי החדש שונה במקצת. בעיקרו של דבר, זהו מודל "צעצוע" המבוסס על טלפורטציה קוונטית, המדמה שני חורים שחורים כדי לשלוח מידע דרך פורטל.
כוח המשיכה והעולם הקוונטי נחשבים היסטוריתמנוגדים, תהליכים שונים. אבל, לפי החוקרים, זה לא לגמרי נכון. על פי העיקרון ההולוגרפי, תיאוריית כוח הכבידה שאינה פועלת סביב יחודיות של חור שחור ניתנת להסבר על ידי חוקי קוונטים. כך, הניסוי החדש, בין היתר, משנה את הפיזיקה, ומקשר בין תורת היחסות הכללית (GR) לבין מכניקת הקוונטים.
התחזיות של איינשטיין
הרעיון של חורי תולעת הוצע לראשונה על ידי אלברטאיינשטיין ועמיתו נתן רוזן ב-1935. אחר כך הם הציעו שבמסגרת תורת היחסות הכללית, חורים שחורים יכולים להיות מחוברים על ידי גשרים שפועלים כמו "פורטל". תיאוריה זו היא ניסיון להציע הסבר חלופי לנקודות הסינגולריות במרחב - ליבות החורים השחורים. שם, המסה תתרכז בלי סוף בנקודה אחת, ותיצור שדה כבידה כה עוצמתי שהמרחב-זמן מתעוות עד אינסוף, והורס את המשוואות של איינשטיין. עם זאת, אם "התנהגות" זו של חורים שחורים מובילה להיווצרות חורי תולעת, אז תורת היחסות הכללית נכונה, סברו מדענים.
חור תולעת שמעוות את המרחב-זמן. מקור: Needpix.com
במקביל, חודש לפני הפרסוםמאמר מפורסם משנת 1935, איינשטיין, רוזן ועמיתם בוריס פודולסקי ערכו מחקר נוסף. אחר כך הם הביאו תחזית ששונה מעבודתם המאוחרת על תורת היחסות הכללית. הוא לא תמך בתורת הקוונטים, אלא הכפיש את "מסקנותיה המגוחכות".
אם כללי מכניקת הקוונטים נכונים, המאפייניםשני חלקיקים חייבים להיות קשורים קשר בל יינתק, הדגישו מדענים. מדידה של אחד תשפיע באופן מיידי על השני, גם אם הם מופרדים במרחק עצום. איינשטיין לעג לתהליך הזה, וכיום הוא ידוע בשם הסתבכות קוונטית. המדען כינה את זה "פעולה רפאים מרחוק", ורמז על חוסר המציאות שלה. עם זאת, מאז הוא נצפה והשתמש בו יותר מפעם אחת על ידי פיזיקאים.
הטעות העיקרית של מדען
למרות שאיינשטיין עשה את שני אלהתחזיות פורצות דרך, סלידתו מחוסר הוודאות והמוזרות של פיזיקת הקוונטים עיוור אותו. כתוצאה מכך, הוא לא גילה תגלית חיונית: תורת היחסות הכללית ופיזיקה קוונטית עשויות להיות קשורות, וכך גם שתי ההנחות שלו. על ידי הפרדת תורת היחסות הכללית מתורת הקוונטים, פיזיקאים לא חקרו תחום חשוב במדע שבו הכבידה והשפעות הקוונטים מתנגשות. כתוצאה מכך, אנחנו עדיין לא יודעים מה מסתתר בתוך חורים שחורים והנקודה האינסופית שבה התרכז היקום ברגע המפץ הגדול.
עקרון הולוגרפי
מאז שאיינשטיין הגיע למבוי סתום,מדענים ניסו ליצור "תיאוריה של הכל" - לשלב בין תורת היחסות לבין העולם הקוונטי. תוך כדי כך יצרו פיזיקאים תיאוריות רבות מאוד יוצאות דופן, אחת מהן היא העיקרון ההולוגרפי. לפיו, היקום הוא השלכה הולוגרפית תלת מימדית של תהליכים המתרחשים על משטח דו-ממדי מרוחק.
הרעיון מקורו בעבודתו של סטיבן הוקינג בשנות ה-70שנים. לאחר מכן הוא ניסח פרדוקס לכאורה: אם חורים שחורים באמת פולטים קרינת הוקינג (חלקיקים וירטואליים המופיעים באקראי ליד אופק האירועים), הם בסופו של דבר יתנדפו. זה מפר את הכלל הבסיסי של מכניקת הקוונטים שלפיו לא ניתן להשמיד מידע. כעת GR ומכניקת הקוונטים כבר לא נראו רק בלתי ניתנות להתאמה; למרות תחזיות רבות ומדויקות להפליא, הן עלולות להיות שגויות לחלוטין.
כדי לפתור בעיה זו, תומכי התיאוריהמיתרים, אשר יישרו בין העולם הקוונטי לבין תורת היחסות הכללית, הניחו שהמידע בחור שחור מחובר למשטח הדו-ממדי של אופק האירועים שלו (הנקודה שמעבר לה אפילו האור אינו יכול לברוח בגלל כוח הכבידה העל). פיזיקאים האמינו שמידע על כוכב שמתמוטט לתוך חור שחור נשזר לתנודות על פני האופק הזה לפני שקודד בקרינת הוקינג ונשלח לפני שהחור השחור התנדף.
בשנות ה-90, הפיזיקאים התיאורטיים לאונרדסוסקינד וג'רארד האפט הבינו שצריך לפתח את הרעיון הזה (לכבוד סוסקינד, אחד מגיבורי הסיטקום "תיאוריית המפץ הגדול" הושמד). אם אתה מדמיין את כל המידע על כוכב תלת מימדי באופק אירועים דו מימדי, אז היקום (שיש לו גם אופק מתרחב משלו) הוא גם השלכה תלת מימדית של מידע דו מימדי - הולוגרמה.
רעיון של אמן לפורטל מידע. תמונה: Needpix.com
מנקודת מבט זו, שתי תיאוריות שונות - הלאהלמעשה, שלם מאוחד. עקמומיות הכבידה של מרחב-זמן, כמו כל דבר אחר שאנו רואים, היא השלכה הולוגרפית. הוא הופיע כתוצאה מהאינטראקציות הקטנות ביותר של חלקיקים קוונטיים על פני השטח הנמוכים של אופק מרוחק.
אימות רעיון
כדי לבדוק את הרעיונות האלה, השתמשו פיזיקאיםמחשב Google השקמה 2. הם העמיסו עליו מודל בסיסי של יקום הולוגרפי פשוט שהכיל שני חורים שחורים קוונטיים מסתבכים בכל קצה. לאחר קידוד הודעת הקלט לתוך הקיוביט הראשון, המדענים צפו כיצד היא הופכת לג'יבריש (כאילו היא נבלעה על ידי החור הראשון). ואז, הוא עף החוצה ללא מוצפן וללא פגיעה בקצה השני, כאילו "ירק" אותו על ידי החור השחור השני.
מה הלאה?
הדבר הכי מדהים בניסוי חור התולעתזה לא שההודעה עברה בצורה כזו או אחרת. חשוב שהוא נראה שלם לחלוטין. למעשה, המודל התנהג כמו חור תולעת פיזי: הניסוי הראה שניתן להניע אותו על ידי הסתבכות קוונטית.
במקביל, המידע עבר דרך קטנטןפער הוא היה גדול רק פי כמה מהמרחק הקצר ביותר שניתן להעלות על הדעת בטבע - אורך פלאנק. בעתיד, מדענים יפתחו ניסויים מורכבים יותר ויבצעו אותם עם ציוד מתקדם יותר. המטרה היא לשלוח הודעות למרחקים ארוכים.
מה השורה התחתונה?
אנלוגים של חור שחור בקוונטיםמחשבים אינם מפלצות אוכלות הכל המסתתרות בחלל. מדענים לא בטוחים אם הם יצרו מודל של חורים שחורים בצורה מדויקת מספיק, והם קראו לשברי המחשב הקוונטיים האלה חורים שחורים "מתעוררים". עם זאת, פיזיקאים ציינו כי הם "נראים כמו ברווזים, הולכים כמו ברווזים ומקווקים כמו ברווזים". זה נראה כאילו הם באמת ברווזים.
"קפיצה" תיאורטית בקנה מידה גדול מה-אין צורך לשלוח משהו פיזיקלי, כמו חלקיק תת-אטומי, דרך חור תולעת במקום מידע. עם זאת, פיזיקאים מדגישים שיצירת מיני-חור שחור אמיתי תדרוש צפיפות גבוהה בהרבה של קיוביטים. קשה מאוד לעשות זאת בניסוי. יש עוד הרבה עבודה לעשות לפני שליחת הכלב לייקה לחור תולעת, כפי שעשה פעם לחלל.
קרא עוד:
הביצה נשמטה מהחלל: תראה מה קרה לה
אמבה אוכלת מוח מתפשטת בארה"ב: האם יש סכנה לרוסיה
תראה איך אישה נראית תורה. היא חיה לפני 800 שנה
על הכריכה: רעיון של אמן של חור תולעת