DENVER - Para penyelidik telah membangunkan satu kaedah yang baru, tanpa kata-kata berbahaya, dan amat perlahan menyeberang alam semesta. Ia melibatkan lubang-lubang yang menghubungkan lubang hitam khusus yang mungkin tidak wujud. Dan ia mungkin menerangkan apa yang sebenarnya berlaku apabila ahli fizik menyenaraikan maklumat kuantum-teleport dari satu titik ke titik yang lain - dari perspektif maklumat yang dipindahkan.
Daniel Jafferis, seorang ahli fizik Universiti Harvard, menerangkan kaedah yang dicadangkan pada ceramah 13 April di sini pada mesyuarat Persatuan Fizikal Amerika. Kaedah ini, katanya kepada rakan sekerjanya yang dipasang, melibatkan dua lubang hitam yang terikat sehingga mereka disambungkan ke ruang dan waktu.
Apa itu lubang cacing?
Idea mereka menyelesaikan masalah lama: Apabila sesuatu memasuki lubang cacing, ia memerlukan tenaga negatif untuk keluar dari sisi yang lain. (Di bawah keadaan biasa, bentuk ruang masa di keluar lubang cacing membuatnya mustahil untuk dilalui. Tetapi bahan dengan tenaga negatif dapat, dalam teori, mengatasi halangan itu.) Tetapi tiada apa-apa dalam fizik graviti dan ruang masa - fizik yang menggambarkan wormholes - membolehkan jenis denyutan negatif tenaga. Oleh itu, cacing adalah mustahil untuk melaluinya.
"Ia hanya sambungan di ruang angkasa, tetapi, jika anda cuba melewatinya, ia runtuh terlalu cepat sehingga anda tidak dapat melewatinya," Jafferis memberitahu Live Science selepas ceramahnya.
Model lama wormhole ini kembali ke kertas karya oleh Albert Einstein dan Nathan Rosen, yang diterbitkan dalam Kajian Fizikal pada tahun 1935. Kedua ahli fizik itu menyedari bahawa, dalam keadaan tertentu, kerelatifan akan menentukan bahawa ruang masa akan melengkung sehingga sangat terowong (atau "jambatan") akan membentuk pautan dua mata yang berasingan.
Para ahli fizik menulis kertas itu sebahagiannya untuk mengecualikan kemungkinan lubang hitam di alam semesta. Tetapi dalam dekad yang lalu, sebagai ahli fizik menyedari bahawa lubang hitam wujud, imej standard lubang cacing menjadi terowong di mana kedua lubang itu kelihatan sebagai lubang hitam. Walau bagaimanapun, menurut idea ini, seperti terowong mungkin tidak akan wujud secara semulajadi di alam semesta, dan jika ia wujud akan hilang sebelum apa-apa yang melaluinya. Pada 1980-an, ahli fizik Kip Thorne menulis bahawa sesuatu mungkin dapat melewati lubang cacing ini sekiranya beberapa jenis tenaga negatif digunakan untuk memegang lubang cacing.
Kesan kuantum
Jafferis, bersama ahli fizik Harvard Ping Gao dan ahli fizik Stanford, Aron Wall, telah membangunkan satu cara untuk menggunakan versi tenaga negatif yang bergantung pada idea dari kawasan fizik yang sangat berbeza, yang dipanggil entanglement.
Keterpencilan berasal dari mekanik kuantum, bukan relativiti. Kembali pada tahun 1935, Albert Einstein, Boris Podolsky dan Nathan Rosen menerbitkan satu lagi makalah dalam Kajian Fizikal yang memperlihatkan bahawa di bawah peraturan partikel mekanik kuantum boleh menjadi "berkorelasi" dengan satu sama lain, sehingga perilaku satu zarah langsung mempengaruhi kelakuan yang lain.
Einstein, Podolsky, dan Rosen fikir ini membuktikan sesuatu yang salah dengan idea mekanik kuantum mereka, kerana ia akan membolehkan maklumat bergerak lebih laju daripada kelajuan cahaya antara kedua-dua zarah itu. Sekarang, ahli fizik tahu bahawa keterukan adalah nyata, dan teleportasi kuantum merupakan sebahagian daripada penyelidikan fizik yang hampir rutin.
Inilah cara kerja teleportasi kuantum: Keluarkan dua zarah cahaya, A dan B. Kemudian, berikan B kepada rakan anda untuk masuk ke bilik lain. Seterusnya, bawa foton ketiga, C, terhadap foton A. Yang melintang A dan C, dan memecah rentetan antara A dan B. Kemudian anda boleh mengukur keadaan gabungan A dan C - yang berbeza daripada keadaan asal A, B atau C - dan menyampaikan hasil gabungan zarah kepada rakan anda di bilik sebelah.
Tanpa mengetahui keadaan B, rakan anda kemudian boleh menggunakan maklumat yang terhad untuk memanipulasi B untuk menghasilkan zarah negeri C pada permulaan proses. Sekiranya dia mengukur B, dia akan belajar keadaan asal C, tanpa sesiapa yang memberitahunya. Maklumat mengenai partikel C berfungsi secara teleport dari satu bilik ke tempat yang seterusnya.
Ini berguna, kerana ia boleh bertindak sebagai sejenis kod yang tidak dapat dipecahkan untuk menghantar mesej dari satu titik ke seterusnya.
Dan entanglement bukan sekadar harta zarah individu. Objek yang lebih besar boleh menjadi terikat juga, walaupun perpecahan yang sempurna antara mereka jauh lebih sukar.
Lubang hitam yang boleh dilepaskan boleh mengangkut anda
Kembali pada tahun 1935, ahli fizik yang menulis kertas-kertas ini tidak mengerti bahawa lubang-lubang cacing dan penyusupan disambungkan, kata Jafferis. Tetapi pada tahun 2013, ahli fizik Juan Maldacena dan Leonard Susskind menyiarkan kertas kerja dalam jurnal Kemajuan dalam Fizik yang mengaitkan dua idea tersebut. Dua lubang hitam terlentang, mereka berpendapat, akan bertindak sebagai lubang cacing antara dua titik di ruang angkasa. Mereka memanggil idea "ER = EPR," kerana ia menghubungkan kertas Einstein-Rosen dengan kertas Einstein-Podolsky-Rosen.
Ditanya jika dua lubang hitam terikat sepenuhnya mungkin benar-benar wujud di alam semesta, Jafferis berkata, "Tidak, tidak, sudah tentu tidak."
Ia bukan keadaan yang mustahil secara fizikal. Ia terlalu tepat dan besar untuk menghasilkan alam semesta kita yang berantakan. Menghasilkan dua lubang hitam yang terperentang sama seperti memenangi loteri, hanya zillions atas zillions kali kurang berkemungkinan.
Dan sekiranya mereka wujud, dia berkata, mereka akan kehilangan korelasi yang sempurna ketika ada objek ketiga berinteraksi dengan salah seorang daripada mereka.
Tetapi jika, entah bagaimana, sepasang itu wujud, entah bagaimana, di suatu tempat, maka Jafferis, Gao dan kaedah Wall mungkin berfungsi.
Pendekatan mereka, yang pertama kali diterbitkan dalam The Journal of Physics Energi Tinggi pada bulan Disember 2017, adalah seperti ini: Hancurkan rakan anda ke salah satu lubang hitam yang terikat. Kemudian, mengukur radiasi Hawking yang dipanggil keluar dari lubang hitam, yang menyusun beberapa maklumat mengenai keadaan lubang hitam itu. Kemudian, bawa maklumat itu ke lubang hitam kedua dan gunakannya untuk memanipulasi lubang hitam kedua. (Ini boleh semudah membuang sekelompok radiasi Hawking dari lubang hitam pertama ke dalam kedua.) Secara teori, kawan anda harus keluar dari lubang hitam kedua sama seperti dia memasuki yang pertama.
Dari perspektifnya, Jafferis berkata, dia akan menyelam ke dalam lubang cacing. Dan ketika ia mendekati keistimewaan di lehernya, dia akan mengalami "nadi" tenaga negatif yang akan mendorongnya keluar dari sisi lain.
Kaedah ini tidak begitu berguna, kata Jafferis, kerana ia akan sentiasa lebih perlahan daripada memindahkan jarak jarak antara kedua-dua lubang hitam secara fizikal. Tetapi ia mencadangkan sesuatu tentang alam semesta.
Dari perspektif sedikit maklumat yang melepasi antara zarah terikat, Jafferis berkata, sesuatu yang serupa mungkin berlaku. Pada skala objek kuantum individu, beliau berkata, ia tidak masuk akal untuk membincangkan tentang keluk ruang masa untuk menghasilkan lubang cacing. Tetapi melibatkan beberapa zarah lagi dalam campuran untuk sedikit teleportasi kuantum yang sedikit lebih kompleks, dan tiba-tiba model lubang jarum membuat banyak akal. Terdapat bukti yang kuat di sini, katanya, bahawa kedua-dua fenomena ini dikaitkan.
Ia juga mencadangkan, bahawa maklumat yang hilang ke lubang hitam mungkin pergi ke suatu tempat di mana ia boleh diperolehi satu hari nanti.
Jika anda jatuh ke dalam lubang hitam esok, dia berkata, semua harapan tidak hilang. Satu tamadun yang cukup maju mungkin dapat mengosongkan alam semesta, mengumpul semua radiasi Hawking yang dipancarkan dari lubang hitam kerana ia perlahan-lahan menguap ke atas eon, dan memampatkan sinaran itu ke dalam lubang hitam yang baru, terikat dengan asalnya dari masa ke masa. Apabila lubang hitam baru muncul, mungkin mungkin untuk mengambil anda dari itu.
Penyelidikan teoritis ke atas kaedah ini bergerak di antara lubang hitam, Jafferis berkata, sedang berjalan. Tetapi matlamatnya adalah lebih memahami fizik asas daripada melakukan penyelamatan lubang hitam. Jadi, mungkin sebaiknya tidak membahayakannya.
