นักวิทยาศาสตร์ได้สร้างรูหนอน "ทารก" โดยใช้คอมพิวเตอร์ควอนตัม Google Sycamore 2
การศึกษา ใหม่นี้เป็นขั้นตอนแรกในการสํารวจ แรงโน้มถ่วงควอนตัมในห้องปฏิบัติการ เมื่อนักวิทยาศาสตร์เห็นข้อมูล พวกเขามี "การโจมตีเสียขวัญ" ที่น่าประทับใจมาก และ นี่คือเหตุผล
จะสร้าง "รูหนอนควอนตัม" ได้อย่างไร?
รูหนอนหรือรูหนอนเป็นอุโมงค์สมมุติใน อวกาศเวลาที่เชื่อมต่อกันด้วยหลุมดํา (หลุม ดํา) ที่ ปลายทั้งสองด้านในธรรมชาติแรงโน้มถ่วงอันยิ่งใหญ่ของพวกเขา ให้เงื่อนไขสําหรับรูหนอนที่จะปรากฏขึ้น แต่สิ่งที่ จําลองใน การทดลองใหม่ นั้นแตกต่างกันเล็กน้อยโดยพื้นฐานแล้ว มันเป็นแบบจําลอง "ของเล่น" ที่ใช้ การเทเลพอร์ตควอนตัมที่จําลองหลุมดําสองหลุมเพื่อส่งข้อมูลผ่านพอร์ทัล
แรงโน้มถ่วงและโลกควอนตัมได้รับการพิจารณาในอดีตตรงกันข้าม กระบวนการที่แตกต่างกัน แต่ตามที่นักวิจัยกล่าวว่าไม่เป็นความจริงทั้งหมด ตามหลักการโฮโลแกรม ทฤษฎีแรงโน้มถ่วงซึ่งใช้ไม่ได้กับหลุมดำเอกฐานสามารถอธิบายได้ด้วยกฎควอนตัม ดังนั้น การทดลองใหม่จึงเปลี่ยนแปลงฟิสิกส์ เชื่อมโยงทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป (GR) และกลศาสตร์ควอนตัม
คำทำนายของไอน์สไตน์
แนวคิดเรื่องรูหนอนถูกเสนอครั้งแรกโดยอัลเบิร์ตไอน์สไตน์และเพื่อนร่วมงานของเขา นาธาน โรเซน ในปี 1935 จากนั้นพวกเขาเสนอว่าภายในกรอบของทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป หลุมดำสามารถเชื่อมต่อกันได้ด้วยสะพานที่ทำงานเหมือนกับ "พอร์ทัล" ทฤษฎีนี้เป็นความพยายามที่จะเสนอคำอธิบายทางเลือกสำหรับจุดเอกภาวะในอวกาศซึ่งก็คือแกนกลางของหลุมดำ ที่นั่น มวลจะมีสมาธิอย่างไม่มีที่สิ้นสุด ณ จุดหนึ่ง ทำให้เกิดสนามโน้มถ่วงอันทรงพลังจนกาลอวกาศบิดเบี้ยวไปสู่อนันต์ ทำลายสมการของไอน์สไตน์ อย่างไรก็ตาม หาก "พฤติกรรม" ของหลุมดำนำไปสู่การก่อตัวของรูหนอน ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปก็ถูกต้อง นักวิทยาศาสตร์ให้เหตุผล
รูหนอนที่บิดเบือนกาลอวกาศ ที่มา: Needpix.com
ในเวลาเดียวกันหนึ่งเดือนก่อนที่จะตีพิมพ์เอกสารชื่อดังในปี 1935 ไอน์สไตน์ โรเซน และเพื่อนร่วมงานของพวกเขา บอริส โพโดลสกี ได้ทำการศึกษาอีกครั้ง จากนั้นพวกเขาก็ทำนายสิ่งที่แตกต่างจากงานทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปในเวลาต่อมา มันไม่ได้สนับสนุนทฤษฎีควอนตัม แต่กลับทำให้ "ข้อสรุปที่ไร้สาระ" น่าอดสู
ถ้ากฎของกลศาสตร์ควอนตัมเป็นจริง คุณสมบัติก็จะตามมานักวิทยาศาสตร์เน้นย้ำว่าอนุภาคทั้งสองจะต้องเชื่อมโยงกันอย่างแยกไม่ออก การวัดสิ่งหนึ่งจะส่งผลต่ออีกสิ่งหนึ่งทันที แม้ว่าจะอยู่ห่างจากกันมากก็ตาม ไอน์สไตน์เยาะเย้ยกระบวนการนี้ และในปัจจุบันนี้เรียกว่าการพัวพันควอนตัม นักวิทยาศาสตร์เรียกมันว่า "การกระทำที่น่ากลัวในระยะไกล" ซึ่งบ่งบอกถึงความไม่เป็นจริง อย่างไรก็ตามตั้งแต่นั้นมาก็มีนักฟิสิกส์สังเกตและใช้งานมากกว่าหนึ่งครั้ง
ข้อผิดพลาดหลักของนักวิทยาศาสตร์
แม้ว่าไอน์สไตน์จะทำสองสิ่งนี้ก็ตามการคาดการณ์ที่แหวกแนว ความไม่พอใจต่อความไม่แน่นอนและความแปลกประหลาดของควอนตัมฟิสิกส์ทำให้เขาตาบอด เป็นผลให้เขาไม่ได้ทำการค้นพบที่สำคัญ: ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปและฟิสิกส์ควอนตัมอาจเกี่ยวข้องกัน เช่นเดียวกับสมมติฐานทั้งสองของเขา ด้วยการแยกทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปออกจากทฤษฎีควอนตัม นักฟิสิกส์ยังไม่ได้สำรวจวิทยาศาสตร์ที่สำคัญซึ่งผลกระทบของแรงโน้มถ่วงและควอนตัมชนกัน ผลก็คือเรายังไม่รู้ว่ามีอะไรซ่อนอยู่ในหลุมดำและจุดเล็กๆ ที่เอกภพกำลังรวมตัวอยู่ในช่วงเวลาที่เกิดบิกแบง
หลักการโฮโลแกรม
เมื่อไอน์สไตน์มาถึงทางตันนักวิทยาศาสตร์พยายามสร้าง "ทฤษฎีของทุกสิ่ง" - เพื่อผสมผสานทฤษฎีสัมพัทธภาพและโลกควอนตัม ในกระบวนการนี้ นักฟิสิกส์ได้สร้างทฤษฎีที่แปลกประหลาดมากมาย หนึ่งในนั้นคือหลักการโฮโลแกรม ตามที่กล่าวไว้ จักรวาลคือการฉายภาพโฮโลแกรมสามมิติของกระบวนการที่เกิดขึ้นบนพื้นผิวสองมิติระยะไกล
แนวคิดนี้มีต้นกำเนิดมาจากผลงานของ Stephen Hawking ในปี 1970ปี. จากนั้นเขาก็สร้างความขัดแย้งที่ชัดเจนขึ้น: ถ้าหลุมดำปล่อยรังสีฮอว์กิงออกมาจริงๆ (อนุภาคเสมือนที่ปรากฏแบบสุ่มใกล้ขอบฟ้าเหตุการณ์) พวกมันก็จะระเหยไปในที่สุด สิ่งนี้ฝ่าฝืนกฎพื้นฐานของกลศาสตร์ควอนตัมที่ว่าข้อมูลไม่สามารถถูกทำลายได้ ตอนนี้กลศาสตร์ GR และควอนตัมไม่เพียงแต่ดูเหมือนจะเข้ากันไม่ได้อีกต่อไป แม้จะมีการคาดการณ์ที่แม่นยำอย่างไม่น่าเชื่อมากมาย แต่ก็อาจผิดทั้งหมดได้
เพื่อแก้ปัญหานี้ผู้เสนอทฤษฎีสตริงซึ่งปรับโลกควอนตัมและทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปให้สอดคล้องกัน ตั้งสมมติฐานว่าข้อมูลในหลุมดำเชื่อมโยงกับพื้นผิวสองมิติของขอบฟ้าเหตุการณ์ (จุดที่เกินกว่าที่แม้แต่แสงก็ไม่สามารถหลบหนีได้เนื่องจากแรงโน้มถ่วงยิ่งยวด) นักฟิสิกส์เชื่อว่าข้อมูลเกี่ยวกับดาวฤกษ์ที่ยุบลงในหลุมดำนั้นถูกถักทอให้เกิดความผันผวนบนพื้นผิวขอบฟ้านั้น ก่อนที่จะถูกเข้ารหัสด้วยการแผ่รังสีฮอว์กิง และส่งก่อนที่หลุมดำจะระเหยไป
ในทศวรรษ 1990 ลีโอนาร์ด นักฟิสิกส์เชิงทฤษฎีSusskind และ Gerard Hoeft ตระหนักว่าแนวคิดนี้จำเป็นต้องได้รับการพัฒนา (เพื่อเป็นเกียรติแก่ Susskind หนึ่งในฮีโร่ของซิทคอมเรื่อง The Big Bang Theory ที่ถูกทำลายลง) หากคุณจินตนาการถึงข้อมูลทั้งหมดเกี่ยวกับดาวสามมิติบนขอบฟ้าเหตุการณ์สองมิติ จักรวาล (ซึ่งมีขอบฟ้าที่กำลังขยายตัวของมันเองด้วย) ก็เป็นภาพสามมิติของข้อมูลสองมิติเช่นกัน - โฮโลแกรม
แนวคิดของศิลปินเกี่ยวกับพอร์ทัลข้อมูล รูปภาพ: Needpix.com
จากมุมมองนี้ มีสองทฤษฎีที่แตกต่างกัน - บนในความเป็นจริงทั้งหมดเป็นหนึ่งเดียว ความโค้งของแรงโน้มถ่วงของกาลอวกาศ เช่นเดียวกับสิ่งอื่นๆ ที่เราเห็น คือการฉายภาพแบบโฮโลแกรม ปรากฏเป็นผลจากอันตรกิริยาที่เล็กที่สุดของอนุภาคควอนตัมบนพื้นผิวมิติต่ำของขอบฟ้าอันไกลโพ้น
การตรวจสอบไอเดีย
เพื่อทดสอบแนวคิดเหล่านี้ นักฟิสิกส์จึงใช้คอมพิวเตอร์ของ Google Sycamore 2. พวกเขาโหลดมันด้วยแบบจำลองพื้นฐานของจักรวาลโฮโลแกรมธรรมดาซึ่งมีหลุมดำควอนตัมพันกันสองหลุมอยู่ที่ปลายแต่ละด้าน หลังจากเข้ารหัสข้อความอินพุตลงในควิบิตแรก นักวิทยาศาสตร์ก็เฝ้าดูมันกลายเป็นคำพูดที่ไม่มีความหมาย (ราวกับว่ามันถูกกลืนหายไปในหลุมแรก) จากนั้น มันก็บินออกไปโดยไม่ได้รับการเข้ารหัสและไม่เสียหายที่ปลายอีกด้าน ราวกับว่ามันถูก "พ่นออกมา" โดยหลุมดำที่สอง
ถัดไปคืออะไร
สิ่งที่น่าทึ่งที่สุดของการทดลองรูหนอนไม่ใช่ว่าข้อความผ่านไปในรูปแบบใดรูปแบบหนึ่ง สิ่งสำคัญคือต้องไม่บุบสลายอย่างสมบูรณ์ ในความเป็นจริง แบบจำลองมีพฤติกรรมเหมือนรูหนอนทางกายภาพ: การทดลองแสดงให้เห็นว่าสามารถขับเคลื่อนโดยควอนตัมพัวพัน
ในเวลาเดียวกัน ข้อมูลก็ส่งผ่านเพียงเล็กน้อยช่องว่าง มันใหญ่กว่าระยะทางที่สั้นที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ในธรรมชาติเพียงไม่กี่เท่า นั่นก็คือความยาวของพลังค์ ในอนาคต นักวิทยาศาสตร์จะพัฒนาการทดลองที่ซับซ้อนมากขึ้น และดำเนินการด้วยอุปกรณ์ขั้นสูงมากขึ้น เป้าหมายคือการส่งข้อความในระยะทางไกล
บรรทัดล่างคืออะไร?
ความคล้ายคลึงของหลุมดำในควอนตัมคอมพิวเตอร์ไม่ใช่สัตว์ประหลาดที่ซ่อนตัวอยู่ในอวกาศ นักวิทยาศาสตร์ไม่แน่ใจว่าพวกเขาจำลองหลุมดำได้แม่นยำเพียงพอหรือไม่ และพวกเขาเรียกหลุมดำที่แตกหักด้วยคอมพิวเตอร์ควอนตัมว่า "เกิดขึ้นใหม่" อย่างไรก็ตาม นักฟิสิกส์ตั้งข้อสังเกตว่าพวกมัน "ดูเหมือนเป็ด เดินเหมือนเป็ด และต้มตุ๋นเหมือนเป็ด" ดูเหมือนพวกมันจะเป็นเป็ดจริงๆ
ไม่จําเป็นต้องมี "การก้าวกระโดด" ทางทฤษฎีขนาดใหญ่จาก การส่งบางสิ่งทางกายภาพเช่นอนุภาคย่อยอะตอมผ่านรูหนอนแทนที่จะเป็นข้อมูลอย่างไรก็ตามนักฟิสิกส์เน้นว่าในการสร้างหลุมดําขนาดเล็กที่แท้จริงจะต้องมีความหนาแน่นของคิวบิตที่สูงกว่ามากยังมีงานอีกมากที่ต้องทําก่อนที่จะส่งสุนัขไลก้า เข้าไปในรูหนอนเนื่องจากวันหนึ่งขึ้นสู่อวกาศ
อ่านเพิ่มเติม:
ไข่ตกจากอวกาศ ดูสิว่าเกิดอะไรขึ้นกับมัน
อะมีบากินสมองกำลังแพร่กระจายในสหรัฐอเมริกา: มีอันตรายต่อรัสเซียหรือไม่
ดูว่าผู้หญิงคนหนึ่งของ Thora เป็นอย่างไร เธอมีชีวิตอยู่เมื่อ 800 ปีที่แล้ว
บนหน้าปก: ความคิดของศิลปินเกี่ยวกับรูหนอน