دنفر - طور الباحثون طريقة جديدة وخطيرة بشكل لا يوصف وبطيئة بشكل لا يصدق لعبور الكون. وهي تنطوي على ثقوب دودية تربط بين ثقوب سوداء خاصة ربما لم تكن موجودة. وقد يفسر ما يحدث بالفعل عندما يقوم الفيزيائيون بمعلومات النقل الكمي عن بعد من نقطة إلى أخرى - من منظور جزء المعلومات المنقولة عن بُعد.
وصف دانييل جافيريس ، فيزيائي من جامعة هارفارد ، الطريقة المقترحة في حديث 13 أبريل هنا في اجتماع للجمعية الفيزيائية الأمريكية. وأخبر زملائه المجتمعين أن هذه الطريقة تتضمن ثقبين أسودين متشابكين بحيث يتم ربطهما عبر المكان والزمان.
ما هو الثقب الدودي؟
تحل فكرتهم مشكلة طويلة الأمد: عندما يدخل شيء ما إلى ثقب دودي ، فإنه يتطلب طاقة سلبية للخروج من الجانب الآخر. (في ظل الظروف العادية ، فإن شكل الزمكان عند مخرج ثقب دودي يجعل من المستحيل المرور عبره. لكن مادة ذات طاقة سلبية يمكن ، نظريًا ، التغلب على هذه العقبة.) ولكن لا يوجد شيء في فيزياء الجاذبية والمكان - الفيزياء التي تصف الثقوب الدودية - تسمح بهذه الأنواع من نبضات الطاقة السلبية. لذا من المستحيل أن تمر الثقوب الدودية.
وقال جافيريس لـ Live Science بعد حديثه "إنه مجرد اتصال في الفضاء ، ولكن إذا حاولت اجتيازه ، فإنه ينهار بسرعة كبيرة بحيث لا يمكنك تجاوزه".
يعود هذا النموذج الأقدم من الثقب الدودي إلى ورقة كتبها ألبرت أينشتاين وناثان روزين ، نُشرت في المراجعة الفيزيائية في عام 1935. أدرك الفيزيائيان أنه في ظل ظروف معينة ، فإن النسبية ستملي أن الزمكان سينحني بشدة لدرجة أن نوعًا من النفق (أو "الجسر") يربط بين نقطتين منفصلتين.
كتب الفيزيائيون الورقة جزئيًا لاستبعاد إمكانية وجود ثقوب سوداء في الكون. ولكن في العقود التي تلت ذلك ، عندما أدرك الفيزيائيون أن الثقوب السوداء موجودة بالفعل ، أصبحت الصورة القياسية للثقب الدودي نفقًا تظهر فيه الفتحتان كثقوب سوداء. ومع ذلك ، وفقًا لهذه الفكرة ، من المحتمل ألا يكون النفق موجودًا بشكل طبيعي في الكون ، وإذا كان موجودًا فسيختفي قبل أن يمر أي شيء من خلاله. في الثمانينيات ، كتب الفيزيائي كيب ثورن أن شيئًا ما قد يكون قادرًا على المرور عبر الثقب الدودي إذا تم تطبيق نوع من الطاقة السلبية لإبقاء الثقب مفتوحًا.
تشابك الكم
طور Jafferis ، إلى جانب عالم الفيزياء في جامعة هارفارد بينغ جاو وفيزيائي ستانفورد آرون وول ، طريقة لتطبيق نسخة من الطاقة السلبية التي تعتمد على فكرة من منطقة مختلفة جدًا من الفيزياء ، تسمى التشابك.
التشابك يأتي من ميكانيكا الكم ، وليس النسبية. في عام 1935 ، نشر ألبرت أينشتاين وبوريس بودولسكي وناثان روزن ورقة أخرى في المراجعة الفيزيائية تظهر أنه بموجب قواعد ميكانيكا الكم يمكن أن تصبح الجسيمات "مرتبطة" ببعضها البعض ، بحيث يؤثر سلوك أحد الجسيمات بشكل مباشر على سلوك الآخر.
يعتقد آينشتاين ، وبودولسكي ، وروزن أن هذا أثبت أن هناك خطأ ما في أفكارهم حول ميكانيكا الكم ، لأنه سيسمح للمعلومات بالتحرك أسرع من سرعة الضوء بين الجسيمين. الآن ، يعرف الفيزيائيون أن التشابك حقيقي ، وأن النقل الكمي هو جزء روتيني تقريبًا من أبحاث الفيزياء.
إليك كيفية عمل النقل عن بعد الكمّي: تشابك جزيئين ضوئيين ، A و B. ثم ، أعط B لصديقك للدخول إلى غرفة أخرى. بعد ذلك ، قم بضرب فوتون ثالث ، C ، مقابل الفوتون A. الذي يتشابك A و C ، ويكسر التشابك بين A و B. يمكنك بعد ذلك قياس حالة A و C المدمجة - والتي تختلف عن الحالات الأصلية لـ A ، B أو C - وأبلغ صديقك في الغرفة المجاورة بنتائج الجزيئات المدمجة.
بدون معرفة حالة B ، يمكن لصديقك بعد ذلك استخدام هذه المعلومات المحدودة للتلاعب B لإنتاج جسيم الحالة C الذي كان عليه في بداية العملية. إذا كانت تقيس B ، فسوف تتعلم الحالة الأصلية لـ C ، دون أن يخبرها أحد. يتم نقل المعلومات حول الجسيم C عن بعد من غرفة إلى أخرى.
هذا مفيد ، لأنه يمكن أن يعمل كنوع من التعليمات البرمجية غير القابلة للكسر لإرسال الرسائل من نقطة إلى أخرى.
والتشابك ليس مجرد خاصية للجسيمات الفردية. يمكن أن تصبح الأشياء الأكبر متشابكة أيضًا ، على الرغم من أن التشابك التام بينها أصعب كثيرًا.
يمكن للثقوب السوداء المتشابكة أن تنقلك
قال جافيريس إنه في عام 1935 ، لم يكن لدى الفيزيائيين الذين يكتبون هذه الأوراق أي فكرة عن ارتباط الثقوب الدودية والتشابك. لكن في عام 2013 ، نشر الفيزيائيان خوان مالداسينا وليونارد سوسكيند ورقة في مجلة التقدم في الفيزياء تربط بين الفكرتين. وجادلوا في أن ثقبين أسودين متشابكين تمامًا سيكونان بمثابة ثقب دودي بين نقطتيهما في الفضاء. أطلقوا على الفكرة "ER = EPR" ، لأنها ربطت ورقة آينشتاين-روزين بورقة آينشتاين-بودولسكي-روزين.
وردا على سؤال حول ما إذا كان هناك بالفعل ثقبان أسودان متشابكان تماما في الكون ، قال جافيريس: "لا ، لا ، بالتأكيد لا".
ليس الأمر أن الوضع مستحيل جسديًا. إنه دقيق للغاية وضخم بحيث لا يستطيع كوننا الفوضوي إنتاجه. سيكون إنتاج فتحتين أسودتين متشابكتين تمامًا مثل الفوز في اليانصيب ، حيث أن احتمال وجود زيليونات في المرات أقل من ذلك.
وقال ، إذا كانت موجودة ، سيفقدون ارتباطهم الكامل في اللحظة التي تفاعل فيها شيء ثالث مع أحدهم.
ولكن إذا كان مثل هذا الزوج موجودًا بطريقة أو بأخرى ، بطريقة ما ، في مكان ما ، فإن طريقة Jafferis و Gao و Wall قد تعمل.
نهجهم ، الذي نشر لأول مرة في مجلة فيزياء الطاقة العالية في ديسمبر 2017 ، يسير على النحو التالي: ضع صديقك في إحدى الثقوب السوداء المتشابكة. ثم قم بقياس ما يسمى إشعاع هوكينج الذي يخرج من الثقب الأسود ، والذي يشفر بعض المعلومات حول حالة الثقب الأسود. ثم ، أحضر تلك المعلومات إلى الثقب الأسود الثاني واستخدمها للتلاعب بالثقب الأسود الثاني. (يمكن أن يكون هذا بسيطًا مثل إلقاء مجموعة من إشعاع هوكينج من الثقب الأسود الأول إلى الثاني.) نظريًا ، يجب أن تخرج صديقتك من الثقب الأسود الثاني تمامًا كما دخلت الأولى.
قال جافيريس ، من وجهة نظره ، كانت ستغوص في الثقب الدودي. وبينما كانت تقترب من التفرد في عنقها ، كانت ستختبر "نبضة" من الطاقة السلبية التي كانت ستدفعها إلى الجانب الآخر.
قال جافيريس إن الطريقة ليست مفيدة بشكل خاص ، لأنها ستكون دائمًا أبطأ من مجرد تحريك المسافة بين الثقوب السوداء جسديًا. لكنها تقترح شيئًا عن الكون.
قال جافيريس من منظور القليل من المعلومات التي تمر بين الجسيمات المتشابكة ، قد يحدث شيء مماثل. على نطاق الأجسام الكمومية الفردية ، قال ، ليس من المنطقي حقًا التحدث عن انحناء الزمكان لإنتاج ثقب دودي. ولكن يتضمن عددًا قليلاً من الجسيمات في المزيج للحصول على جزء أكثر تعقيدًا قليلاً من التحريك الكمي ، وفجأة يكون نموذج الثقب الدودي منطقيًا. وقال إن هناك أدلة قوية هنا على أن الظاهرتين مرتبطتان.
كما يقترح بشدة أن المعلومات المفقودة بسبب الثقب الأسود قد تذهب إلى مكان حيث يمكن استرداده ذات يوم.
قال: إذا سقطت في حفرة سوداء غداً ، فإن الأمل لم يضيع. قد تكون الحضارة المتقدمة بما فيه الكفاية قادرة على التكبير حول الكون ، وجمع كل إشعاع هوكينغ المنبعث من الثقب الأسود أثناء تبخره ببطء على مدى دهور ، وضغط هذا الإشعاع في ثقب أسود جديد ، متشابك مع الأصل عبر الزمن. بمجرد ظهور هذا الثقب الأسود الجديد ، قد يكون من الممكن استعادتك منه.
وقال جافيريس إن البحث النظري حول طريقة التنقل بين الثقوب السوداء مستمر. لكن الهدف هو فهم الفيزياء الأساسية أكثر من القيام بإنقاذ الثقب الأسود. لذا ، ربما من الأفضل عدم المخاطرة به.
