当黑洞遇上量子纠缠:掉入黑洞或许也能逃生

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北京时间4月17日消息,研究人员开发出了两种穿越宇宙的新法子,但这俩法子不仅具算是法言说的危险性,很久 数率由于异常缓慢。该法子涉及连接特殊黑洞的虫洞,而哪此黑洞很由于一开始了了无须存在。另一方面,这或许还可不后能 解释信息从一一四个 点量子传送到没哟 点时由于会存在哪此。

哈佛大学物理学家丹尼尔·贾弗里斯(Daniel Jafferis)于4月13日在美国物理学会的一次会议上描述了这俩法子。他表示,这俩法子涉及一四个 相互纠缠的黑洞,它们很久 可不后能 跨越時光连接在一齐。

虫洞是哪此?

贾弗里斯等人的想法处里了一一四个 长期存在的问题报告 :当物体进入虫洞时,它都要负能量要能从另一侧拖累。在正常具体情况下,虫洞出口的時光特征使其无法通过。但在理论上,具有负能量的物质可不后能 克服这俩障碍。然而,在关于引力和時光——用来描述虫洞——的物理学中,没哟任何允许这俩负能量脉冲存在的由于。很久 ,虫洞实际上是不由于通过的。

“它我越多 两种空间连接,很久 ,由于你试图穿过它,它就会以极快的数率坍缩,以至于你无法通过,”贾弗里斯说道。

这俩较早的虫洞模型可不后能 追溯到阿尔伯特·爱因斯坦和纳森·罗森(Nathan Rosen)于1935年发表在《物理评论》(Physical Review)上的一篇论文。这两位物理学家意识到,在其他具体情况下,相对论会允许時光极为弯曲,以至于会形成两种隧道——由于“桥梁”——将一四个 独立的点连接起来。虫洞很久 也被称为“爱因斯坦-罗森桥”。

爱因斯坦与罗森在研究引力场方程时假设黑洞与白洞(广义相对论中性质与黑洞相反的区域)之间通过虫洞连接,认为通过虫洞可不后能 进行瞬時光间转移或时间旅行。迄今为止,科学家还没哟观察到虫洞存在的证据。

爱因斯坦和罗森写这篇论文的要素由于是为了排除宇宙中存在黑洞的由于性,很久 在那很久的几十年里,随着物理学家逐渐认识到黑洞的存在,虫洞的标准图像就变成了一一四个 隧道,两端的开口以黑洞的形式老出。然而,按照这俩理论,像隧道一样的虫洞很由于永远我越多 自然存在于宇宙中;由于存在句子,没哟也会在任何东西穿过它很久就转瞬即逝。20世纪30年代,美国物理学家基普·索恩(Kip Thorne)写道,由于施加两种负能量使虫洞保持打开具体情况句子,或许就能使物体穿过这俩虫洞。

量子纠缠

贾弗里斯与哈佛大学的物理学家高苹以及斯坦福大学的物理学家艾伦·沃尔(Aron Wall)一齐,开发了一一四个 利用负能量的新法子。这俩负能量来自一一四个 非常特殊的物理学领域——量子纠缠。

量子纠缠来自量子力学,而也有相对论。早在1935年,爱因斯坦、鲍里斯·波多尔斯基(Boris Podolsky)和纳森·罗森在《物理评论》上发表了另一篇论文,表明在量子力学的规则下,粒子可不后能 彼此“关联”,其中一一四个 粒子的行为会直接影响没哟 粒子的行为。

爱因斯坦、波多尔斯基和罗森认为,这俩问题报告 证明了其他人的量子力学理论有问题报告 ,由于这将允许信息在一四个 粒子之间以超过光速的数率移动。现在,物理学家知道量子纠缠是真实存在的,量子隐形传送几乎是物理学研究的常规要素。

量子隐形传送的工作原理是没哟 的:让一四个 光子A和B纠缠,很久 ,把B交很久 你的其他人带到没哟 房间;接下来,用第一四个 光子C撞击A,这就使A和C纠缠并破坏A和B之间的纠缠。很久 你测量A和C的组合具体情况——与A、B或C的原始具体情况也有同——并将组合粒子的结果与在隔壁房间的其他人交流。

在我不知道光子B具体情况的具体情况下,你的其他人就可不后能 利用哪此有限的信息来操纵B,以获得粒子C在整个过程开始了了时的具体情况。通过对B的测量,她可不后能 在没哟其他信息的具体情况下知道C的初始具体情况,换句话说,粒子C的信息从一一四个 房间传送到了没哟 房间。

量子隐形传送很有用,由于它可不后能 充当两种不可破解的代码,用于将消息从一一四个 点发送到下一一四个 点。量子纠缠不仅仅是单个粒子的性质,较大的物体也会纠缠,尽管它们之间的完美纠缠要困难得多。

纠缠的黑洞可不后能 很久 你通行?

在1935年写下哪此论文的物理学家并没哟意识到虫洞和量子纠缠之间的联系,但在2013年,物理学家胡安·马尔达塞纳(Juan Maldacena)和伦纳德·苏斯金德(Leonard Susskind)在《物理学进展》(Progress in Physics)杂志上发表了一篇论文,将这两种理论联系了起来。其他人认为,一四个 完全纠缠在一齐的黑洞会在它们的一四个 空间点之间形成一一四个 虫洞。其他人将这俩想法称为“ER=EPR”,由于它将爱因斯坦-罗森的论文与爱因斯坦-波多尔斯基-罗森的论文联系了起来。

当被问及宇宙中算是真的存在一四个 完全纠缠在一齐的黑洞时,贾弗里斯说:“不,不,肯定不存在。”这并也有说在物理学上不由于老出这俩具体情况,我越多 说这俩具体情况过于精确和庞大,以至于无法在其他人这俩混乱的宇宙中产生。老出一四个 完全纠缠在一齐的黑洞就像中了彩票一样,我越多 由于性小了无数倍。

贾弗里斯表示,由于它们人太好存在,没哟当第一四个 物体与其中一一四个 黑洞存在作用时,它们就会拖累这俩完全的相关性。很久 ,由于在某个地方刚好存在没哟 一对黑洞,没哟贾弗里斯、高苹和沃尔的新法子由于就会奏效。

其他人的研究结果于2017年12月首次发表在《高能物理杂志》(The Journal of High Energy Physics)上,所阐述的过程例如于:首先很久 你的其他人进入一对纠缠黑洞的其中一一四个 上面,很久 测量从黑洞发出的霍金辐射,上面就所含着黑洞具体情况的其他信息;接着,把哪此信息带到第四个黑洞,并用该信息操纵这俩黑洞。这俩过程可不后能 很简单,就好比从第一一四个 黑洞向第四个黑洞释放一束霍金辐射。理论上,你的其他人应该会在进入第一一四个 黑洞的一齐从第四个黑洞中出来。

贾弗里斯称,从他的淬硬层 看,他的其他人由于是先跳入一一四个 虫洞,当她接近奇点时,她会感受到一股负能量的“脉冲”,把她推到另一边去。他表示,这俩法子并也有有点儿有用,由于它老会 比在一四个 黑洞之间的物理移动快一点 。不过,该法子也人太好揭示了宇宙的其他性质。

贾弗里斯认为,从纠缠粒子之间传递的一定量信息来看,例如的具体情况由于正在存在。其他人说,在单个量子物体的尺度上,谈论利用時光弯曲来产生虫洞并没哟哪此意义;很久 ,由于是用更多的粒子来实现稍微比较复杂其他的量子隐形传态,则虫洞模型老会 间就变得很有意义了。有强有力的证据表明,这两种问题报告 是相互关联的。

这项研究也有力地表明,丢失在黑洞里的信息由于会被带到某个地方,或许有一天还能被找回。贾弗里斯还表示,由于未来某一天你不幸掉进黑洞,那无须由于没哟任何生还的希望。一一四个 足够先进的文明或许要能缩放该区域的宇宙,埋点黑洞在亿万年的时间里缓慢释放的所有霍金辐射,并将哪此辐射压缩成一一四个 新的黑洞,使其与没哟 的黑洞纠缠。一旦新的黑洞老出,也有由于把你从上面救出来。

贾弗里斯表示,这俩在黑洞之间移动的法子的理论研究还在进行中。不过,其他人的目标更多的是理解基础物理,而也有拯救掉入黑洞的人——当然,最好我越多 要冒这俩险。