Червоточины и квантовая запутанность: от гипотезы к модели

Пост опубликован в блогах iXBT.com, его автор не имеет отношения к редакции iXBT.com
| Мнение | Оффтопик

В квантовой физике существует удивительное явление, которое называется запутанностью. Оно заключается в том, что две частицы могут быть настолько сильно связаны, что их состояния зависят друг от друга, даже если они разделены огромным расстоянием. Это значит, что если мы измерим одну частицу, мы сразу же узнаем состояние другой, не взаимодействуя с ней. Это кажется невозможным, ведь как частицы могут обмениваться информацией быстрее скорости света?

Один из ответов на этот вопрос дали физики Леонард Сасскинд и Хуан Мальдасена, которые предположили, что между запутанными частицами существует особое пространственно-временное соединение — червоточина. Червоточина — это теоретическая конструкция, которая представляет собой короткий путь между двумя далекими точками пространства-времени. Червоточины возникают как решения уравнений Эйнштейна для гравитации, но их реальность и характеристики пока не подтверждены наблюдениями.

Автор: Bing image creator

Сасскинд и Мальдасена назвали свою идею ER = EPR, где ER означает мост Эйнштейна-Розена (это другое название червоточины), а EPR — пара Эйнштейна-Подольского-Розена (это классический пример запутанных частиц). Они утверждали, что червоточина является механизмом, который обеспечивает квантовую связь между частицами, которые находятся на ее концах. Однако эта связь не нарушает принципа причинности, так как червоточина закрыта — то есть никто и ничто не может пройти через нее.

Но как можно проверить или изучить эту гипотезу? Как можно построить модель, которая описывала бы систему из запутанных частиц и червоточины? На эти вопросы попытался ответить физик Бен Кайн из Колледжа Святого Креста. Он разработал количественную модель для ER = EPR, в которой он рассмотрел две заряженные частицы со спином 1/2 в синглетном состоянии (это означает, что их спины противоположно направлены). Он предположил, что эти частицы подчиняются уравнению Дирака с минимальным взаимодействием с гравитацией. Он нашел статические решения этого уравнения в виде червоточин и затем численно продолжил их во времени. Его результаты показали, что вокруг частиц образуются черные дыры, которые соединены червоточиной. Эта червоточина становится закрытой, так как черные дыры не пропускают свет. Кроме того, он выяснил, что горловина червоточины уменьшается, что приближает частицы друг к другу и дает возможность червоточине служить каналом для квантовой связи.

Эта модель является интересным и важным шагом в исследовании гипотезы ER = EPR, которая может помочь нам понять связь между квантовой механикой и гравитацией. Однако она также оставляет много нерешенных проблем, таких как: куда девается информация, которая попадает в черную дыру? Какие существуют типы червоточин и могут ли они быть открытыми? Какова фундаментальная природа квантовой запутанности и гравитации? Эти и другие вопросы требуют дальнейшего изучения и экспериментирования, которые могут раскрывать нам тайны нашего мира.

Что такое уравнение Дирака и как оно связано с квантовой механикой и гравитацией?

Уравнение Дирака — это уравнение, которое описывает поведение релятивистских частиц со спином 1/2, таких как электроны и протоны. Оно учитывает их волновые и корпускулярные свойства, а также их заряд и массу. Уравнение Дирака позволяет объяснить некоторые квантовые эффекты, такие как спин, античастицы и туннельный эффект. Однако уравнение Дирака не учитывает взаимодействие частиц с гравитацией, которое описывается общей теорией относительности Эйнштейна. Поэтому уравнение Дирака не является полным и требует модификации или обобщения для описания квантовой гравитации.

Что такое черная дыра и как она образуется?

Черная дыра — это область пространства-времени, из которой ничто не может выйти, даже свет. Черная дыра образуется в результате коллапса массивного объекта под действием собственной гравитации. Граница черной дыры называется горизонтом событий, за которым скрывается сингулярность — точка бесконечной плотности и кривизны пространства-времени. Свойства черной дыры определяются ее массой, зарядом и угловым моментом.

Как можно измерить или наблюдать червоточину?

Измерить или наблюдать червоточину является очень сложной задачей, так как червоточины предположительно очень маленькие и нестабильные. Однако существуют некоторые теоретические способы обнаружить червоточину, например, по ее гравитационному влиянию на окружающую материю или излучению. Также можно попытаться создать червоточину в лаборатории с помощью экстремальных условий, таких как высокие энергии или магнитные поля. Однако эти методы пока не реализованы на практике и требуют дальнейшего развития технологий и теорий.

Можно ли создать червоточину в лаборатории?

Создать червоточину в лаборатории — это очень сложная и спорная задача, которая требует использования квантовых компьютеров и теоретических моделей. Некоторые физики утверждают, что они смогли создать червоточину с помощью магнитных полей или квантовой запутанности, но эти эксперименты не подтверждены и оспариваются другими учеными. Поэтому на данный момент нет однозначного ответа на этот вопрос, и нужно больше исследований и экспериментов, чтобы понять, возможно ли создать червоточину в лаборатории и как это сделать.

3 комментария

Добавить комментарий

M
Основная проблема стыковки квантовой механики с теорией относительности — это постулаты теории относительности, которые были выдвинуты еще до выяснения волновой природы материи, но до сих пор используются из за очень большого авторитета теории относительности. Что за постулаты? Постулат о максимальности скорости света и общей ковариантности. Если взглянуть на проблему с точки зрения волновых свойств материи, то выясняется, что: 1) Ковариантность является лишь следствием гиперболичности волновых уравнений, а потому не может быть названа «общей» 2) Скорость света — это всего лишь скорость распространения квантовых волн. Никто не запрещает существование каких то других волн с какими-то другими скоростями. И вообще. Следует разделять понятия «внутри» материи и «снаружи». Мы живем «внутри», а потому не можем увидеть, что творится «снаружи». Для нас скорость движения любых объектов и передачи любой информации — это групповая скорость движения квантовых волн, которая действительно не может превышать скорость света. Квантовые же эффекты, типа запутанности, находятся как бы «снаружи» нашей материи. Они не связаны с передачей информации «внутри» материи. Принципы, на которых они работают, нам пока не известны.
Ruby_Rougarou
О, а можешь более подробно рассказать про «внутри» и «снаружи» материи?
M
Смысл примерно в том, что все, что мы можем пощупать — это огибающие квантовых волн. Мы наивно полагаем, что информация о том, в каком-именно состоянии окажется частица, тоже передается по тому-же самому каналу, а потому подчиняется тем же законам физики. Но похоже, что это не так. Да и вообще. Я долго искал наглядный пример из повседневной жизни, который мог бы показать, как работают квантовые явления. И нашел. Случайный дизеринг. И чем дольше я об этом думаю, тем мне почему-то все больше кажется, что этот дизернг может быть какой то «погрешностью измерений», а не реальной вещью. Это конечно вопрос философский, но случайный дизеринг в роли фундаментального закона природы смотрится как то странновато. Это все равно, что снять мир на цифровое видео, а потом считать артефакты на этом видео законами природы.

Добавить комментарий

Сейчас на главной

Новости

Публикации

Почему некоторые корабли спускают на воду боком, хотя при этом они могут перевернуться?

Спуск судна на воду — один из самых зрелищных моментов в кораблестроении, и на старых кинохрониках часто видно, как огромный корпус скользит в реку не носом, а бортом, кренится на глазах...

Чай в советских поездах: зачем проводницы добавляли в заварку щепотку соды

Если вы застали советские поезда или хотя бы слышали рассказы родителей про них, наверняка помните этот чай в гранёном стакане с подстаканником. Тёмный, крепкий на вид, с характерным вкусом. А...

Был ли весь мир квантово запутан в момент Большого взрыва? Эксперимент на БАК дает утвердительный ответ

Недавние эксперименты на Большом адронном коллайдере доказали: в процессах, протекающих при энергиях в сотни гигаэлектронвольт, элементарные частицы рождаются в квантово-запутанных состояниях....

Городов на Луне не будет: астрофизики доказали, что запасы воды исчерпаются за 100 лет

Руководители частных аэрокосмических корпораций часто называют Луну естественным плацдармом для масштабного расселения человечества. В публичных заявлениях Джеффа Безоса и Илона Маска фигурируют...

Нос медведя в 2100 раз чувствительнее человеческого? Может ли он реально почувствовать человека за 30 километров

Медведь может учуять человека за 30 километров. Эта фраза встречается в статьях и памятках для туристов уже много лет. Звучит она почти фантастически, но за ней стоит реальная биологическая...

Какая часть вашего тела появилась прямо во время Большого взрыва? Астрофизическая родословная химических элементов человека

Организм человека состоит из тех же химических элементов, которые формируют планеты, астероиды и межзвездный газ. По массе тело взрослого человека примерно на девяносто девять процентов...