Hunter
Féregjárat összefonódással a fekete lyuk paradoxon ellen
Féregjárat összefonódással a fekete lyuk paradoxon ellen
Egy új elmélet szerint a fekte lyukakat a tér-időn keresztül összekötő féregjáratok egy különös kvantum tulajdonság, az úgynevezett összefonódás következményei. Mindez megmagyarázna egy, az elméleti fizikusokra nehezedő paradoxont.
Létezik egy vitás kérdés, mely azt boncolgatja, mi történne velünk, ha beleesnénk egy fekete lyukba. Két verzióról beszélhetünk, vagy elégünk, vagy egyszerűen szétszakít a hatalmas gravitáció. A veszély természetének megállapítása nem nevezhető az emberiség legnagyobb problémájának, az elméleti fizikusok számára azonban egy ellentmondást fed fel a kvantum mechanika és az általános relativitás között, a rejtvény megfejtése pedig elvezethet a gravitáció rég áhított kvantumelméletéhez.
A relativitás szerint, ha beleesünk egy fekete lyukba, akkor a "spagettizálódás" áldozataivá válunk - az egyre hevesebb gravitációs erők szépen fokozatosan szétszaggatnak minket. Tavaly azonban Joseph Polchinski, a Santa Barbara-i Kalifornia Egyetem (UCSB) fizikusa és kollégái a fekete lyukak kvantum következtetéseinek vizsgálata során egy problémába ütköztek. A fekte lyukak fotonokat bocsátanak ki egy Hawking-sugárzásnak nevezett folyamaton keresztül, ezek a fotonok pedig "összefonódnak" a fekete lyuk belsejével és egymással is. Ez megszeg egy kvantum szabályt, mely szerint egy részecske nem fonódhat össze egyszerre két dologgal.
A kvantum monogámia megőrzése érdekében tavaly Polchinski felvetette annak lehetőségét, hogy a fekete lyuk - foton összefonódás felbomlik, egy energiafalat idézve elő a fekete lyuk eseményhorizontján, ami egy jókora pofont ad a relativitásnak, mivel bármi, ami bejut a fekete lyukba a spagettivé válás helyett egyszerűen elég. Íme, a fekete lyuk tűzfal paradoxon.
Több magyarázat is született azóta, most azonban a fizika két nagyágyúja, a Princeton tudósa, Juan Maldacena, valamint Leonard Susskind a Stanford Egyetemről minden eddiginél merészebb feltevéssel állt elő, egy újfajta féregjárattal, ami elvileg nem teszi szükségszerűvé az összefonódás felbomlását.
A klasszikus és az új féregjárat a New Scientist illusztrációján. Amennyiben egy féregjárat alakulna ki a fekete lyuk és a kibocsátott foton között, az megoldaná az elméleti fizika egyik nagy problémáját
A páros először is bebizonyította, hogy ezek a tér-idő alagutak. melyeket általában az általános relativitás matematikájával írnak le, a kvantumelméletben is jelen vannak, amennyiben két fekete lyuk összefonódik. Ebben az esetben a féregjárat az összefonódás fizikai manifesztálódása. Maldacena és Susskind kiterjesztette ezt az elméletet egy különálló fekete lyukra, és annak a Hawking-sugárzására, ami egy újfajta féregjáratot eredményezett (lásd a fenti képen). Véleményük szerint ez a féregjárat, ami összeköti a fekete lyukat a Hawking-sugárzásával, nem okozhat olyan gondot a kvantum monogámiának, mint amit a normál összefonódás felvet. Mindezek eredménye, hogy nem jelenik meg a tűzfal, megőrizve a relativitást.
Patrick Hayden, a kanadai McGill Egyetem tudósa meggyőzőnek találja az összefonódott fekete lyuk párok elméletét, azonban a fekete lyuk és a foton kapcsolatát alaposabban megvizsgálná. Eközben Polchinski óvatos optimizmussal fogalmaz: "Ez új ötleteket vezetett be, azonban még mindig sok magyarázatra váró tétel van"
Az új definíció sem zárja ki teljes egészében a tűzfalak lehetőségét. Maldacena és Susskind felvázolta, hogyan manipulálhatja egy külső szemlélő a Hawking-sugárzást, létrehozva egy lökéshullámot, ami végig haladva a féregjáraton tűzfalként jelenik meg. Ez még nem jelent túlzott problémát a relativitás számára, a tűzfal ugyanis opcionális, nem lényeges a fekete lyuknak. Maldacena reményei szerint ezeknek az opcióknak a vizsgálatából többet tudhatunk meg a kvantum gravitációról.
Létezik egy vitás kérdés, mely azt boncolgatja, mi történne velünk, ha beleesnénk egy fekete lyukba. Két verzióról beszélhetünk, vagy elégünk, vagy egyszerűen szétszakít a hatalmas gravitáció. A veszély természetének megállapítása nem nevezhető az emberiség legnagyobb problémájának, az elméleti fizikusok számára azonban egy ellentmondást fed fel a kvantum mechanika és az általános relativitás között, a rejtvény megfejtése pedig elvezethet a gravitáció rég áhított kvantumelméletéhez.
A relativitás szerint, ha beleesünk egy fekete lyukba, akkor a "spagettizálódás" áldozataivá válunk - az egyre hevesebb gravitációs erők szépen fokozatosan szétszaggatnak minket. Tavaly azonban Joseph Polchinski, a Santa Barbara-i Kalifornia Egyetem (UCSB) fizikusa és kollégái a fekete lyukak kvantum következtetéseinek vizsgálata során egy problémába ütköztek. A fekte lyukak fotonokat bocsátanak ki egy Hawking-sugárzásnak nevezett folyamaton keresztül, ezek a fotonok pedig "összefonódnak" a fekete lyuk belsejével és egymással is. Ez megszeg egy kvantum szabályt, mely szerint egy részecske nem fonódhat össze egyszerre két dologgal.
A kvantum monogámia megőrzése érdekében tavaly Polchinski felvetette annak lehetőségét, hogy a fekete lyuk - foton összefonódás felbomlik, egy energiafalat idézve elő a fekete lyuk eseményhorizontján, ami egy jókora pofont ad a relativitásnak, mivel bármi, ami bejut a fekete lyukba a spagettivé válás helyett egyszerűen elég. Íme, a fekete lyuk tűzfal paradoxon.
Több magyarázat is született azóta, most azonban a fizika két nagyágyúja, a Princeton tudósa, Juan Maldacena, valamint Leonard Susskind a Stanford Egyetemről minden eddiginél merészebb feltevéssel állt elő, egy újfajta féregjárattal, ami elvileg nem teszi szükségszerűvé az összefonódás felbomlását.
A klasszikus és az új féregjárat a New Scientist illusztrációján. Amennyiben egy féregjárat alakulna ki a fekete lyuk és a kibocsátott foton között, az megoldaná az elméleti fizika egyik nagy problémáját
A páros először is bebizonyította, hogy ezek a tér-idő alagutak. melyeket általában az általános relativitás matematikájával írnak le, a kvantumelméletben is jelen vannak, amennyiben két fekete lyuk összefonódik. Ebben az esetben a féregjárat az összefonódás fizikai manifesztálódása. Maldacena és Susskind kiterjesztette ezt az elméletet egy különálló fekete lyukra, és annak a Hawking-sugárzására, ami egy újfajta féregjáratot eredményezett (lásd a fenti képen). Véleményük szerint ez a féregjárat, ami összeköti a fekete lyukat a Hawking-sugárzásával, nem okozhat olyan gondot a kvantum monogámiának, mint amit a normál összefonódás felvet. Mindezek eredménye, hogy nem jelenik meg a tűzfal, megőrizve a relativitást.
Patrick Hayden, a kanadai McGill Egyetem tudósa meggyőzőnek találja az összefonódott fekete lyuk párok elméletét, azonban a fekete lyuk és a foton kapcsolatát alaposabban megvizsgálná. Eközben Polchinski óvatos optimizmussal fogalmaz: "Ez új ötleteket vezetett be, azonban még mindig sok magyarázatra váró tétel van"
Az új definíció sem zárja ki teljes egészében a tűzfalak lehetőségét. Maldacena és Susskind felvázolta, hogyan manipulálhatja egy külső szemlélő a Hawking-sugárzást, létrehozva egy lökéshullámot, ami végig haladva a féregjáraton tűzfalként jelenik meg. Ez még nem jelent túlzott problémát a relativitás számára, a tűzfal ugyanis opcionális, nem lényeges a fekete lyuknak. Maldacena reményei szerint ezeknek az opcióknak a vizsgálatából többet tudhatunk meg a kvantum gravitációról.
