Zinātnieki ir izveidojuši “mazuļa” tārpa caurumu, izmantojot Google kvantu datoru Sycamore 2. Eksperimentā viņi
Jauni pētījumi ir pirmais soliskvantu gravitācijas izpētei laboratorijā. Kad zinātnieki ieraudzīja datus, viņiem bija "panikas lēkme", tas bija tik iespaidīgi, raksta darba autori. Un lūk, kāpēc.
Kā izveidot "kvantu tārpa caurumu"?
Wormholes vai wormholes irhipotētiski tuneļi telpā-laikā, kas savienoti ar melnajiem caurumiem (BH) abos galos. To dabā to milzīgā gravitācija nodrošina apstākļus tārpa cauruma parādīšanās iespējai, taču jaunajā eksperimentā modelētais ir nedaudz atšķirīgs. Būtībā šis ir “rotaļlietas” modelis, kura pamatā ir kvantu teleportācija, kas simulē divus melnos caurumus, lai nosūtītu informāciju caur portālu.
Vēsturiski tiek aplūkota gravitācija un kvantu pasaulepretēji, dažādi procesi. Bet, pēc pētnieku domām, tā nav gluži taisnība. Saskaņā ar hologrāfisko principu gravitācijas teoriju, kas nedarbojas ap melnā cauruma singularitātēm, var izskaidrot ar kvantu likumiem. Tādējādi jaunais eksperiments cita starpā maina fiziku, sasaistot vispārējo relativitātes teoriju (GR) un kvantu mehāniku.
Einšteina prognozes
Ideju par tārpu caurumiem pirmais ierosināja AlbertsEinšteins un viņa kolēģis Neitans Rozens 1935. gadā. Tad viņi ierosināja, ka vispārējās relativitātes teorijas ietvaros melnos caurumus var savienot ar tiltiem, kas darbojas kā "portāls". Šī teorija ir mēģinājums piedāvāt alternatīvu skaidrojumu kosmosa singularitātes punktiem - melno caurumu kodoliem. Tur masa bezgalīgi koncentrēsies vienā punktā, radot tik spēcīgu gravitācijas lauku, ka telpa-laiks tiek izkropļots līdz bezgalībai, iznīcinot Einšteina vienādojumus. Taču, ja šī melno caurumu “uzvedība” noved pie tārpu caurumu veidošanās, tad vispārējā relativitāte ir pareiza, sprieda zinātnieki.
Tārpu caurums, kas izkropļo telpu-laiku. Avots: Needpix.com
Tajā pašā laikā mēnesi pirms publicēšanasslavenajā 1935. gada dokumentā Einšteins, Rozens un viņu kolēģis Boriss Podoļskis veica vēl vienu pētījumu. Tad viņi izteica prognozi, kas atšķīrās no viņu vēlākā darba par vispārējo relativitāti. Tas neatbalstīja kvantu teoriju, bet gan diskreditēja tās "smieklīgos secinājumus".
Ja kvantu mehānikas noteikumi ir patiesi, īpašībasdivām daļiņām ir jābūt nesaraujami saistītām, uzsvēra zinātnieki. Izmērot vienu, tas uzreiz ietekmētu otru, pat ja tos šķir liels attālums. Einšteins izsmēja šo procesu, un šodien tas ir pazīstams kā kvantu sapīšanās. Zinātnieks to nosauca par “spoku darbību no attāluma”, norādot uz tās nerealitāti. Tomēr kopš tā laika fiziķi to ir novērojuši un izmantojuši vairāk nekā vienu reizi.
Galvenā zinātnieka kļūda
Pat ja Einšteins izdarīja šos divusrevolucionāras prognozes, viņa nepatika pret kvantu fizikas nenoteiktību un dīvainībām viņu padarīja aklu. Rezultātā viņš neizdarīja svarīgu atklājumu: vispārējā relativitāte un kvantu fizika var būt saistītas, tāpat kā viņa divi pieņēmumi. Atdalot vispārējo relativitāti no kvantu teorijas, fiziķi nav izpētījuši svarīgu zinātnes jomu, kurā saduras gravitācijas un kvantu efekti. Rezultātā mēs joprojām nezinām, kas slēpjas melnajos caurumos un bezgalīgi mazajā punktā, kurā bija koncentrēts Visums Lielā sprādziena brīdī.
Hologrāfiskais princips
Kopš Einšteins nonāca strupceļā,zinātnieki mēģināja izveidot "teoriju par visu" - apvienot relativitāti un kvantu pasauli. Šajā procesā fiziķi radīja daudzas ļoti neparastas teorijas, viena no tām ir hologrāfiskais princips. Saskaņā ar to Visums ir trīsdimensiju hologrāfiska procesu projekcija, kas notiek uz attālas divdimensiju virsmas.
Ideja radās Stīvena Hokinga darbā 1970. gadosgadiem. Pēc tam viņš formulēja šķietamu paradoksu: ja melnie caurumi patiešām izstaro Hokinga starojumu (virtuālās daļiņas, kas nejauši parādās notikumu horizonta tuvumā), tie galu galā iztvaiko. Tas pārkāpj kvantu mehānikas pamatnoteikumu, ka informāciju nevar iznīcināt. Tagad GR un kvantu mehānika vairs nešķita vienkārši nesavienojami; Neskatoties uz daudzajām neticami precīzajām prognozēm, tās var būt pilnīgi nepareizas.
Lai atrisinātu šo problēmu, teorijas piekritējistīgas, kas saskaņoja kvantu pasauli un vispārējo relativitāti, postulēja: informācija melnajā caurumā ir savienota ar tā notikumu horizonta divdimensiju virsmu (punktu, aiz kura pat gaisma nevar izkļūt supergravitācijas dēļ). Fiziķi uzskatīja, ka informācija par zvaigznes sabrukšanu melnajā caurumā tika iekļauta šī horizonta virsmas svārstībās, pirms tā tika kodēta Hokinga starojumā un nosūtīta, pirms melnais caurums iztvaiko.
90. gados teorētiskie fiziķi LeonardsSaskinds un Džerards Hofts saprata, ka šī ideja ir jāattīsta (par godu Saskindam tika iznīcināts viens no komēdijas “Lielā sprādziena teorija” varoņiem). Ja iedomājas visu informāciju par trīsdimensiju zvaigzni uz divdimensiju notikumu horizonta, tad Visums (kuram arī ir savs izplešanās horizonts) arī ir divdimensiju informācijas trīsdimensiju projekcija – hologramma.
Mākslinieka ideja par informācijas portālu. Foto: Needpix.com
No šī viedokļa divas atšķirīgas teorijas - parpatiesībā vienots veselums. Telpas laika gravitācijas izliekums, tāpat kā viss pārējais, ko mēs redzam, ir hologrāfiska projekcija. Tas parādījās kvantu daļiņu mazākās mijiedarbības rezultātā uz attāla horizonta zemas dimensijas virsmas.
Idejas apstiprināšana
Lai pārbaudītu šīs idejas, fiziķi izmantojaGoogle dators Sycamore 2. Viņi to ielādēja ar vienkārša hologrāfiska Visuma pamatmodeli, kura katrā galā bija divi kvantu sapinušies melnie caurumi. Pēc ievades ziņojuma kodēšanas pirmajā kubītā zinātnieki vēroja, kā tas pārvēršas mēmā (it kā to būtu norijis pirmais caurums). Un tad tas izlidoja nešifrēts un nesabojāts otrā galā, it kā to būtu “izspļāvis” otrais melnais caurums.
Kas tālāk?
Pats pārsteidzošākais eksperimentā ar tārpu caurumunav tas, ka ziņa ir nodota vienā vai otrā veidā. Ir svarīgi, lai tas būtu pilnīgi neskarts. Faktiski modelis izturējās kā fiziska tārpa caurums: eksperiments parādīja, ka to var darbināt ar kvantu sapīšanu.
Tajā pašā laikā informācija izgāja cauri niecīgaisprauga Tas bija tikai dažas reizes lielāks par īsāko iespējamo attālumu dabā - Planka garumu. Nākotnē zinātnieki izstrādās sarežģītākus eksperimentus un veiks tos ar modernākām iekārtām. Mērķis ir nosūtīt ziņojumus lielos attālumos.
Kāda ir apakšējā līnija?
Melnā cauruma analogi kvantādatori nav visu patērējoši monstri, kas slēpjas kosmosā. Zinātnieki nav pārliecināti, vai viņi ir pietiekami precīzi modelējuši melnos caurumus, un viņi ir nosaukuši šos kvantu datoru lūzumus par "jaunajiem" melnajiem caurumiem. Tomēr fiziķi atzīmēja, ka viņi "izskatās kā pīles, staigā kā pīles un čīkst kā pīles". Šķiet, ka tās tiešām ir pīles.
Liela mēroga teorētisks “lēciens” noNav nepieciešams informācijas vietā caur tārpa caurumu sūtīt kaut ko fizisku, piemēram, subatomisku daļiņu. Tomēr fiziķi uzsver, ka, lai izveidotu īstu mini-melno caurumu, būtu nepieciešams daudz lielāks kubitu blīvums. Ir ļoti grūti to izdarīt eksperimentāli. Līdz suni Laiku sūtīšanai tārpa bedrē, kā savulaik kosmosā, vēl daudz jāstrādā.
Lasīt vairāk:
Ola tika izmesta no kosmosa: paskatieties, kas ar to notika
Smadzenes ēdošā amēba izplatās ASV: vai pastāv briesmas Krievijai
Paskaties, kā izskatās sieviete Tora. Viņa dzīvoja pirms 800 gadiem
Uz vāka: mākslinieka ideja par tārpa caurumu