Выбор фона:
/ Новости сайта / Наука и Технологии / Квантовые частицы соединены через червоточины пространства-времени
22.07.2016

Квантовые частицы соединены через червоточины пространства-времени

Оценка: 5.0    3429 27 Наука и Технологии
10:53
Сто лет назад после разработки Эйнштейном общей теории относительности, физики всё ещё не могут разобраться с пожалуй, одной из наиболее сложных проблем несовместимости во вселенной.

Эйнштейн описал ландшафт пространства-времени похожим на картину Сальвадора Дали – плавный, бесшовный, без разрывов, геометрический. Но квантовые частицы, заполняющие пространство, больше похожи на творение Жорж-Пьера Сёра – точечное, дискретное, описываемое вероятностями. Основы этих двух описаний противоречат друг другу.

Однако новая идея предполагает, что квантовые корреляции разных точек картины импрессиониста создают не только ландшафты Дали, но и холст, на который они нанесены – а также и трёхмерное пространство вокруг них. Эйнштейн, как это с ним часто бывает, находится в центре всего этого, всё ещё разворачивая наши теории с ног на голову.Описание новой идеи, ER = EPR – будто инициалы, вырезанные на дереве. Это объединение двух идей, предложенных Эйнштейном в 1935 году. Одна – парадокс Эйнштейна-Розена-Подольски (EPR), «пугающее дальнодействие» между двумя элементарными частицами (spooky action at a distance).

Вторая – связь двух чёрных дыр через червоточины (мост Эйнштейна-Розена, ER). Во время рождения этих идей между ними не просматривалось никакой связи. Парадокс EPR даже попал на страницы газет. Но что, если принять, что эти две идеи – проявления одного и того же? Тогда эта связь окажется основой всего пространства-времени.

Квантовая запутанность, которая так беспокоила Эйнштейна, будет проявлением пространственных связей, сшивающих пространство, как говорит Леонард Саскинд, физик Стэнфордского университета и один из авторов идеи. Без таких связей пространство распалось бы на «атомы», по мнению Хуана Малдацены, физика из Принстонского института перспективных исследований, со-автора идеи. «Иными словами, сплошная и надёжная структура пространства-времени возможна лишь благодаря незримым запутанностям»,- говорит он.

Более того, гипотеза ER = EPR может пролить свет на связь гравитации и квантовой механики.Конечно, не всем эта идея нравится (а по мнению Саскинда и не должна – она ещё в зачаточном состоянии). Джо Полчински, исследователь из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре, осторожен в своих оценках, но заинтересован: «Не знаю, куда это всё движется, но выглядит достаточно интересно».

Дорога, приведшая к ER = EPR сама по себе похожа на лист Мёбиуса, переходя сама в себя и напоминая рисунки Эшера. Начать можно с квантовой запутанности. Если две частицы запутаны, они превращаются в две части одного целого. Что случается с одной, случается с другой, независимо от расстояния между ними.

Хуан Малдацена объясняет это на примере пары перчаток: если вы нашли правую, вы сразу же знаете, что другая будет левой. В этом нет ничего пугающего. Но в квантовой механике обе перчатки сразу и левые, и правые (и все промежуточные варианты), пока вы не проведёте наблюдения над одной из них. Что ещё страньше – левая перчатка не становится левой, пока вы не найдёте правую – и в этот момент они обе обретают свои свойства.

Запутанность тесно связана с открытием Стивена Хокинга от 1974 года того факта, что чёрные дыры испаряются. В пространстве постоянно появляются пары виртуальных частиц материи и антиматерии. Хокинг понял, что если одна частица упадёт в чёрную дыру, а другая сбежит от неё, то дыра будет испускать излучение. Через достаточное количество времени дыра исчезнет, что поднимает вопрос об информации, исчезающей вместе с ней.Но законы квантового мира запрещают уничтожение информации. Поэтому возникает вопрос – будет ли информация, попавшая в чёрную дыру, просто зашифрованной, или же она действительно исчезнет?

Споры по этому поводу привели к т.н. «войнам чёрных дыр».В конце концов Саскинд понял, что вся информация, упавшая в дыру, попадает в ловушку её двумерного горизонта событий. И всё хранится в нём, будто в голограмме. Это как если бы биты информации, необходимые для воссоздания вашего дома и всего его содержимого, могли бы разместиться на его стенах. Информация не теряется – она шифруется и хранится вне доступа.

Продолжив работу над идеей, Саскинд и Малдацена начали использовать голографию не только для понимания чёрных дыр, но и любого участка пространства, который можно описать его границами. За последние десять лет безумная идея, что пространство – это голограмма, превратилась в обыденную, в инструмент физиков, используемый везде, от космологии до сверхплотной материи. «Одно из тех событий, случающихся с научными идеями, состоит в том, что они из безумной идеи переходят в хорошую идею, а затем – в рабочий инструмент,- говорит Саскинд. Это уже стало рутиной».

Голография была связана с тем, что происходит на границах объектов, включая горизонт событий чёрной дыры. Остался вопрос – что же происходит внутри. Поскольку никакая информация не может покинуть внутренности горизонта событий, законы физики запрещают непосредственные проверки внутренностей чёрной дыры.Затем в 2012 году физики Алмхейри, Маролф, Полчински и Салли – все из Санта-Барбары, пришли к такому странному выводу, что можно было сказать – погодите-ка. Мы ничего не знаем.Т.н. работа AMPS (по инициалам авторов) говорит, что у чёрных дыр вообще может не быть внутренностей, поскольку «стена огня» на горизонте событий уничтожит всё, что попробует раскрыть их секреты.

Суть работы в следующем: если горизонт событий чёрной дыры – плавное и обыкновенное место, как предсказывает ТО (авторы называют это условие «без драматизма»), частицы, вылетающие из чёрной дыры, должны быть запутаны с частицами, падающими в дыру. Но для того, чтобы не потерять информацию, частицы, вылетающие из дыры, должны быть также запутаны с теми, что уже давно покинули дыру и теперь рассеяны где-то по всему излучению Хокинга. Получается, у нас есть слишком много запутанностей.

Запутанность не может существовать между тремя частицами одновременно — только у каждой пары частиц. «Полигамность» в квантовом мире невозможна, а значит, в «жерле» чёрной дыры не может существовать гладкое и протяжённое пространство-время. Поломка запутанности на горизонте означает наличие там некоей границы пространства – стены огня. Стивен Шенкер, физик из Стэнфорда, назвал работу AMPS «спусковым крючком».

Физики любят такие парадоксы – они представляют собой плодородную почву для открытий.Саскинд и Малдацена сразу ухватились за идею. Они работали над своими запутанностями и червоточинами, вдохновляясь работой Марка Ван Раамсдонка, физика из университета Британской Колумбии в Ванкувере. Он совершил важный мысленный эксперимент, предполагающий, что запутанность и пространство-время сильно связаны между собой. «Как-то раз,- говорит Саскинд,- Хуан отправил мне загадочное сообщение, содержавшее уравнение ER = EPR. Я сразу понял, что он имеет в виду, и мы начали обсуждать идею».

Они представили свои мысли в работе 2013 года «Холодные горизонты запутанных чёрных дыр», описывая запутанность, которую проглядели авторы AMPS – ту, что связывает пространство вместе. AMPS предположили, что части пространства внутри и снаружи горизонта событий независимы. Но Саскинд и Малдацена считают, что частицы с любой стороны границы могут быть соединены через червоточину, и это может разрешить парадокс.

Картинку из работы некоторые шутя называют «осьминогом» – множество червоточин идут из внутренностей чёрной дыры к радиации Хокинга снаружи. Иными словами, не нужно придумывать запутанность, создающую странности на гладкой поверхности жерла чёрной дыры. Частицы внутри неё будут непосредственно соединены с частицами снаружи, которые уже давно улетели вдаль. Не надо переходить через горизонт. Внутренние и наружные частицы составляют одно целое, как поясняет Малдацена. Осьминог объединяет внутренности чёрной дыры с частицами из облака радиации Хокинга.

Пока нет уверенности в том, что ER = EPR разрешит проблему огневой стены. Джон Прескил, физик из Калифорнийского технологического института, напоминает, что иногда физики полагаются на свой нос, чтобы «вынюхивать» многообещающие теории. И на первый «нюх» теория ER = EPR «может пахнуть свежо и приятно, но ей ещё надо дозреть на полочке».

Тем не менее, Шенкер утверждает, что соответствие между запутанностью частиц и геометрией плавно изогнутого пространства-времени – это большое дело. Это позволило ему с его коллегой из Института перспективных исследователей поработать со сложными задачами квантового хаоса таким образом, что, как говорит Шенкер, «эта простая геометрия была понятна даже мне».ER = EPR не описывает любую часть любого пространства или любую запутанность.

Она подходит к особой запутанности и особым червоточинам. Маролф, который недавно опубликовал работу, описывающую червоточины с более чем двумя концами, считает, что физикам известно об этих ограничениях. ER = EPR работает в особых случаях, но AMPS утверждает, что огневая стена представляет гораздо более широкую задачу. Маролф и другие беспокоятся, что ER = EPR изменит стандартную квантовую механику.

«Есть ощущение, что эту штуку понимают только Ленни и Хуан,- говорит Маролф. Но, всё равно, в интересное время для науки мы работаем».

 

Поделитесь в социальных сетях

Комментарии 27

0  
бодр 23.07.2016 22:06 [Материал]
Можно, но включив сердце! smile Тонкое событие чувствуют не умом, трепенулось в сердце!
0  
selen@ 24.07.2016 22:08 [Материал]
Поразмыслил, и соглашусь smile если ум - это программа, то что такое сердце ?
0  
selen@ 24.07.2016 22:38 [Материал]
Хотел услышать ответ,но не удержался, хочется зафиксировать: как у мозга есть ум, так у сердца есть интуиция, что такое интуиция ? А ещё есть страх, какой орган за него отвечает ?
0  
selen@ 24.07.2016 23:17 [Материал]
Чет меня прет, надпочечники вырабатывают норадреналин, ответственный за страх, итого имеем, ум, он же голова. Сердце, оно же руки, пятая точка, она же ноги. Какая стройная конструкция. В центре сердце, руки, очень сакральная часть тела человека. Ну а дурная голова ногам покоя не дает biggrin
0  
бодр 22.07.2016 20:23 [Материал]
Не верь очевидному, верь действительности! Перед учёными случай,когда очевидность и действительность совпали. До того как чёрная дыра расправится со звездой - все они наблюдают материю в форме звезды и она исчезает под действием Этой СВЕТЛОЙ дыры, превращаясь в энергию,так исправляется ОШИБКА, сотворённая в начале образования этой вселенной, повлекшая спуск материи в самые плотные нижние демонические энергии.
Человеки призваны своей духовность также совершать работу - материю переводить в высокие энергии!
0  
renmilk11 22.07.2016 18:15 [Материал]
Вопрос армянскому радио:" Может ли человек пролезть в унитаз?"
smile
0  
RaVest 22.07.2016 15:54 [Материал]
crazy
0  
EdMa 22.07.2016 16:01 [Материал]
smile Не философ Вы smile Иначе бы знали и что такое "мысленный эксперимент" и основы идей Платона.
0  
RaVest 22.07.2016 16:29 [Материал]
wink
0  
kvantic 22.07.2016 16:21 [Материал]
А ты знаешь, что Хокинг в уме все расчеты проводил, пока не придумали как бы ему помочь считать и записывать...
Мысленный эксперимент...а что тут такого?
Ты когда идешь за покупками, тоже прикидываешь, что надо купить и что потом приготовить можно будет из купленного.
Чем не мысленный эксперимент?
А человек мысленно способен и не такое представить, тем более со специальным образованием.
0  
EdMa 22.07.2016 16:24 [Материал]
+++ smile
0  
RaVest 22.07.2016 16:28 [Материал]
wink
0  
EdMa 22.07.2016 16:32 [Материал]
Хорошо. Почитайте в доступной литературе, что есть "мысленный эксперимент". Я, например, если бы в своей работе (моделирование процессов) не проводил мысленные (!) эксперименты, потратил бы кучу денег на электроэнергию. А так, я смог сэкономить не только электроэнергию, но и время!
0  
RaVest 22.07.2016 17:06 [Материал]
wink
0  
EdMa 22.07.2016 17:10 [Материал]
smile Тема сложная, не для обсуждения здесь. Спасибо!
0  
RaVest 22.07.2016 20:00 [Материал]
wink
0  
kvantic 22.07.2016 17:10 [Материал]
душа не может смеяться на физическом уровне. вот тебе и словоблудие...ну что ты цепляешься? А как бы ты на русском языке назвал "процесс мысленного прикидывания возможностей и последствий этих возможностей"... у нас нет слова, описывающего этот процесс. Вот и говорят "эксперимент".
И вообще статья не о лингвистике.
Идея интересная.
0  
sUFOs 22.07.2016 18:37 [Материал]
от души смехотворно это на действие никак не похоже (на смех души), а вот на эмоциональное описание похоже.
А вообще, кто сказал, что нельзя от души смеяться, вот от её имени (души) и я смеюсь над неумелой интерпретацией чужой мысли.
0  
RaVest 22.07.2016 20:11 [Материал]
wink
0  
бодр 22.07.2016 20:17 [Материал]
Машина заглохла второй раз в узком проезде, мысленно прокатал разные варианты - (она же только с оплаченного ремонта)СТОЮ, ПУСТЬ ПРИЕДУТ И ИСПРАВЯТ, УЖЕ РЕАЛЬНО!ГАРАНТИЯ! biggrin
0  
RaVest 22.07.2016 20:20 [Материал]
biggrin
0  
бодр 22.07.2016 20:10 [Материал]
Дела! biggrin Впереди наших дел, бежит наша мысль, ну и дела!
smile
0  
alexandr_k1 22.07.2016 14:44 [Материал]
"Если две частицы запутаны, они превращаются в две части одного целого. Что случается с одной, случается с другой, независимо от расстояния между ними." - БРЕД!

Что будет если с каждой из частиц случится по одному взаимоисключающему варианту? Как вообще можно серьёзно рассматривать подобную квантовую хрень? Квантовая физика построена на заблуждениях (неправильных интерпретациях сложных экспериментов).

Классическая физика, в том числе и Теория Относительности Эйнштейна описывает почти всё как надо и в достаточной мере, остаётся только понять некоторые недопонятые взаимосвязи и следствия. И будет полная картина всех процессов в единой трёхмерной Вселенной без мультипараллельноквантовых суперпозиционных запутанных сингулярностей.
0  
Alexei2012 22.07.2016 14:36 [Материал]
biggrin Ох уж эти черные дыры. Идеи … теории … Несколько лет назад физик Георгий Двали, профессор теоретической физики Мюнхенского университетов, предложил модель сохранения информации в ЧД: Пространство внутри черной дыры вовсе не пустое. Оно заполнено гравитонами — квантами поля тяготения. Для дыры солнечной массы их число составляет 10 в 77 степени — это лишь в тысячу раз меньше общего количества атомов в наблюдаемой части Вселенной. Все гравитоны пребывают в состоянии с минимально возможной энергией и поэтому составляют единую квантовую систему, аналогичную бозе-эйнштейновскому. Таким образом, черные дыры могут являться накопителями информации чудовищной емкости. Вибрации гравитонного конденсата не размываются и не затухают столь долго, что сохраняются практически вечно. Сверхцивилизация может пользоваться черными дырами для абсолютно надежного складирования любого объема информации. Как знать — быть может, во Вселенной имеются дыры, сохраняющие сведения о давно погибших мирах и их обитателях. http://elementy.ru/lib/432222 . А насчет запутанности частиц …. Пока это только теория. Но недавнее открытие "суперспособности" у глаз,
http://www.nature.com/ncomms....172.pdf
, открывает дорогу для проведения смелых и интересных экспериментов. К примеру, физики могут попытаться наконец лично увидеть фотоны, запутанные на квантовом уровне, и другие "квантовые чудеса", о которых ученые говорят пока только в умозрительном отношении. В т.ч. и в связи с ЧД.
0  
alexandr_k1 22.07.2016 14:50 [Материал]
Какие накопители информации ?! facepalm
Чёрные дыры - утилизаторы - преобразователи материи в чистейшую энергию, которая потом опять уплотняется в материю.

Квантовая запутанность - выгон (см. комм. №2).
Суперспособности глаз - следствие тугодумия учёных. Фотон можно увидеть невооружённым глазом. Сейчас дам ссылку где описывал в комментариях...
0  
alexandr_k1 22.07.2016 14:52 [Материал]
...
Человек может видеть одиночные частицы света
http://earth-chronicles.ru/news/2016-07-20-94281
0  
alexandr_k1 22.07.2016 14:55 [Материал]
Точнее невооружённым глазом можно увидеть не только фотон, а и последствия взаимодействия фотонов между собой - искры между фотонами, называемые квантовыми струнами (квантовой пеной).
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]

Похожие материалы

Разговоры у камина
Календарь
Последние комментарии
Куда пропали насекомые и чем это нам грозит?
В городах меньше, так как газон стригут почти под ... (от Partizan-16)
Куда пропали насекомые и чем это нам грозит?
За двухтысячный годы на поля вылили в 300 раз боль... (от anku)
Ученые выяснили, как какао действует на мозг
Какао так действует, однако актуальнее как действу... (от бодр)