«Кошмарное» взаимодействие: кротовые норы и квантовый мир
AstroNews.ru - 06 Декабря 2013 11:26:44
Квантовая физика – это увлекательный, однако сложный для понимания предмет, и больше всего сложностей у студентов возникает с пониманием квантовой запутанности. Это свойство элементарных частиц заключается в том, что две частицы синхронно меняют состояние без участия какого либо переносчика взаимодействия; их мир нелокален.
Может ли квантовая запутанность, которую ненавидел Эйнштейн, называя ее «кошмарным дальнодействием», определять природу гравитации?
Джулиан Соннер (Julian Sonner), исследователь из Массачусетского Института Технологий, руководил исследованием, в основу которого была положена теория струн. Он смог доказать, что запутывание двух кварков создает кротовую нору, которая соединяет эти кварки.
До сих пор было очень трудно объяснить гравитацию в терминах квантовой механики. Если бы это удалось, можно было бы создать единую теорию.
“В квантовой гравитации существует несколько щекотливых моментов, которые недоступны нашему пониманию,” – говорит Соннер.
Квантовая запутанность очень сложна для понимания, так как ее скорость превышает скорость света, что очень трудно объяснить, учитывая общую относительность Эйнштейна (пределы скорости до сих пор исследуются, конечно, вот почему ученые были так взволнованы, когда оказалось, что частицы могут двигаться со скоростью, превышающей скорость света в 2011 году; позже результаты этого эксперимента аннулировали, заявив, что датчик был неисправен).
Вот каким образом проходило новое исследование:
-Соннер изучил труд, написанный учеными Хуаном Малдацена (Juan Maldacena) и Леонардом Сасскиндом (Leonard Susskind). Физики проводили исследование того, как будут вести себя запутанные черные дыры. “Когда черные дыры запутали, а затем разделили, теоретики обнаружили, что в результате образовалась кротовая нора – туннель во времени-пространстве, который, как считалось, держится за счет гравитации. Было высказано предположение, что в случае с кротовыми норами, гравитация происходит благодаря более фундаментальному феномену запутанных черных дыр,” – утверждает Массачусетский Институт Технологий.
- Затем Соннер решил создать кварки, чтобы увидеть, сможет ли он наблюдать за тем, что происходит, когда они запутаны друг с другом. Используя электрическое поле, он рассмотрел возникновение пары квантово запутанных частиц (кварков) из вакуума при помощи эффекта Швингера (появления пар частиц «из ничего» под действием электрического поля).
Затем он «нанёс их на карту» в четырёхмерном пространстве (три измерения плюс время). Однако гравитация, с точки зрения такого подхода, - это пятое измерение, и чтобы увидеть, что за геометрия может возникнуть в пятом измерении от запутанных частиц в четвёртом, ученый использовал концепцию голографической дуальности. Хотя голограмма — объект двухмерный, она содержит всю информацию, важную для воспроизведения трёхмерного объекта.
И именно тогда Соннер обнаружил, что следствия дуальности указывают на то, что между кварками создается кротовая нора. Получается, что сама гравитация может быть следствием запутанности этих частиц, и что само воздействие на Вселенную или ее искривление гравитацией может быть следствием запутывания.
“На сегодняшний день – это самое фундаментальное описание, в котором запутанность ведет к рождению особого вида геометрии. Что случится, если какая-то часть этого запутывания будет потеряна? Что произойдет с геометрией? Очень много вариантов, которые надо исследовать, и в этом смысле данная работа может оказать большую помощь,” – утверждает Соннер.