Rov­nica, ktorá by mohla zjed­no­tiť dve naj­väč­šie fyzi­kálne teórie

Martina Ditrichová / 14. september 2016 / Zaujímavosti

Rov­nica, ktorá konečne spojí dve naj­väč­šie fyzi­kálne teórie – vše­obecnú teóriu rela­ti­vity a kvan­tovú mecha­niku čer­vých dier? Sami o sebe obi­dve fun­gujú per­fektne. Ved­com sa však dote­raz nepo­da­rilo skĺbiť ich. Mate­ma­tika skrátka nefun­go­vala.

Teore­tický fyzik zo Stan­fordu pri­šiel s novou rov­ni­cou, ktorá môže byť kľú­čom k roz­lúsk­nu­tiu tohto prob­lému. Tvrdí, že rie­še­nie by sa mohlo nachá­dzať v bizard­nom časop­ries­tore čer­vých dier – tune­lov, kde sa všetko správa úplne inak ako u nás na Zemi. Čas a pries­tor sa tu neria­dia našimi zákonmi.

wormhole-shutterstock_221751379-webonly

foto:space-engine.wikia.com

Rov­nica vyzerá zdan­livo jed­no­du­cho. Ale iba na prvý pohľad. Nemá nume­rické hod­noty, ale je repre­zen­to­vaná kľú­čo­vými hráčmi na poli teore­tic­kej fyziky.
ER = EPR

Skratka ER na ľavej strane zna­mená Eins­tein a Nathan Rosen a odka­zuje na tézu o čer­vých die­rach, ktorú spo­ločne vypra­co­vali v roku 1935. Podľa nej sa čer­vým die­ram hovorí aj Eins­tein-Rose­nove mosty. EPR na pra­vej strane repre­zen­tuje dielo Eins­te­ina, Rosena a Borisa Podol­skeho, v kto­rom spo­ločne opí­sali kvan­tovú pre­via­za­nosť čas­tíc.

entanglement-how-it-all-began-the-epr-paradox

foto:entangledphysics.com

Už v roku 2013 fyzik Leonard Suss­kind zo Stan­fordu a Juan Mal­da­cena z Prin­ce­tonu vyhlá­sili, že tieto dve tézy by vlastne mohli opi­so­vať tú istú vec a cel­kom pekne by to aj sedelo. Toto nena­padlo ani samot­ného Eins­te­ina, ktorý na oboch inten­zívne pra­co­val.

V Eins­te­i­no­vej teórii vše­obec­nej rela­ti­vity, sú čer­vie diery tunely medzi dvoma mies­tami vo ves­míre. Podľa nej, ak spad­neš do čer­vej diery na jed­nej strane, na dru­hej sa obja­víš prak­ticky okam­žite, aj keby bola vzdia­lená tisícky sve­tel­ných rokov. Názov čer­via diera sa vysvet­ľuje na základe ana­ló­gie k čer­vovi, ktorý sa z jed­ného bodu povr­chu jablka pre­hrýza samot­ným jabl­kom na iný bod na jeho povr­chu, nepo­hy­buje sa teda dvoj­roz­merne po povr­chu, ale pou­žíva troj­roz­mernú skratku práve čer­vou die­rou. A čer­vie diery nie sú len por­tálmi medzi dvoma mies­tami, ale aj dvoma časmi. Ako raz pove­dal známy popu­la­ri­zá­tor vedy Carl Sagan: „Môžeš sa ocit­núť nie­kde inde vo ves­míre a aj nie­kedy ino­kedy v čase.“

Kvan­tová pre­via­za­nosť zas opi­suje spô­sob, akým vedia dve čas­tice na seba pôso­biť. Vedia sa spo­jiť až do takej miery, že v pod­state zdie­ľajú svoju exis­ten­ciu. Ich kvan­tové stavy už nepo­pi­su­jeme nezá­visle, stanú sa „jed­ným“. To zna­mená, že ak sa niečo stane jed­nej takejto čas­tici, okam­žite to ovplyvní aj druhú, s kto­rou je pre­via­zaná. Môže byť pokojne vzdia­lená na míle a sve­telné roky ďaleko.

screen-shot-2015-10-23-at-3-36-58-pm

foto:www.techinsider.io

Tak a teraz už len tieto dve teórie skom­bi­no­vať…

Suss­kind vo svo­jej téze pred­kladá hypo­te­tický sce­nár, kde máme Alicu a Boba a zväzky pre­via­za­ných čas­tíc. Z dvo­jíc pre­via­za­ných čas­tíc si jednu vezme Alica a druhú Bob, tak aby každý mal jednu z páru. Potom pole­tia vo svo­jich hypo­te­tic­kých hyper­so­nic­kých trys­ká­čoch každý na opačný koniec ves­míru. Keďže je neko­nečný, aspoň na dve veľmi vzdia­lené miesta. Potom na svo­jich sepa­ro­va­ných pozí­ciách, Alica a Bob roz­bijú naraz svoje čas­tice s takou silou, že vytvo­ria dve sepa­ro­vané čierne diery. Výsled­kom, podľa Suss­kinda, by mali byť dve čierne diery spo­jené obrov­ským čer­vím tune­lom.

Ak ER=EPR je správne tvr­de­nie, čer­via diera by mala pre­po­jiť tieto čierne diery. Pre­po­je­nie tým pádom môže byť opí­sané pou­ži­tím geomet­rie čer­vých dier,“ tvrdí vedec Tom Siegf­ried v Science News. „Ešte pozo­ru­hod­nej­šia je mož­nosť, že dve pre­via­zané suba­to­mické čas­tice osa­mote, sú samy o sebe neja­kým spô­so­bom pre­po­jené akousi kvan­to­vou čer­vou die­rou,“ dodáva.

Odkedy sú čer­vie diery pokri­ve­ním geomet­rie časop­ries­toru – popí­sané v Eins­te­i­no­vých gra­vi­tač­ných rov­ni­ciach – ich iden­ti­fi­ká­cia s kvan­to­vou pre­via­za­nos­ťou by mohla byť pre­po­je­ním medzi gra­vi­tá­ciou a kvan­to­vou mecha­ni­kou.“

einstein-rosen-bridge2

foto:motls.blogspot.com

Má Suss­kind pravdu? Jeho tvr­de­nie sa ešte nedá potvr­diť ani vyvrá­tiť. Zatiaľ je zve­rej­nené na por­táli arXiv.org, kde je verejne skú­mané ostat­nými ved­cami. Na ofi­ciálne vedecké posú­de­nie si ešte budeme musieť počkať.

Ale ako pozna­me­nal Siegf­ried, Suss­kind nie je jediný, kto sa vydal po tejto stope. Tento rok pri­šiel s podob­nou hypo­té­zou aj tím fyzi­kov z Cal­tech, keď sa pokú­šali uká­zať, ako môžu byť zmeny v kvan­to­vých sta­voch spo­jené s kriv­kami v časop­ries­to­ro­vej geomet­rii. Tvr­dia v nej, že naj­pri­ro­dze­nejší vzťah medzi ener­giou a zakri­ve­ním časop­ries­toru v tomto poní­maní, je daný Eins­te­i­no­vou rov­ni­cou vše­obec­nej rela­ti­vity.

Tvr­de­nie, v tej naj­dra­ma­tic­kej­šie zne­jú­cej hypo­téze, je, že gra­vi­tá­ciu (zakri­ve­nie časop­ries­toru spô­so­bené ener­giou a hyb­nos­ťou) nie je ťažké zahr­núť do kvan­to­vej mecha­niky – je to auto­ma­tické, alebo aspoň tá naj­pri­ro­dze­nej­šia vec, čo môžeme oča­ká­vať,“ obha­juje svoju tézu Sean M. Car­rol z tímu ved­cov z Cal­te­chu.

Takto vyzerá pro­fe­sor Suss­kind.

susskind_photo

foto:theoreticalminimum.com

Čoskoro sa uvidí, či je pred­po­klad ER = EPR správny. V kaž­dom prí­pade Suss­kind posky­tol pod­net na veľmi zau­jí­mavé úvahy a dis­ku­siu. „Podľa mňa je zjavné, že rov­nica je prav­divá. Je to obrov­ská vec a musí ovplyv­niť objavy a inter­pre­tá­cie kvan­to­vej mecha­niky,“ píše a dodáva, že ak má pravdu „kvan­tová mecha­nika a gra­vi­tá­cia sú pre­po­jené oveľa viac ako sme si pred­sta­vo­vali.“

zdroj: sciencealert.com, zdroj titul­nej foto­gra­fie: space.com

Pridať komentár (0)