2022-06-11 19:19:06
کرم‌چاله‌ها راهی برای دستکاری اطلاعات سیاهچاله در آزمایشگاه نشان میدهندفیلیپ توپ
قسمت دوم
مرگ و رستاخیز اطلاعات
این آزمایش، بدآنسان که حدس زده اید، به سیاه‌چاله‌هایی به منطق معمول نیازی ندارد، به این معنی که ستارگان جرم-مند که بر اثر گرانش خود در حجم بی‌نهایت کوچکی کلپس کرده اند .
محققان می گویند که می توان آن را روی یک میز آزمایشگاهی با استفاده از چند اتم یا یون انجام داد. با این حال، این ایده از تحقیقات نظری بر روی سیاهچاله‌های اخترفیزیکی ناشی می‌شود که برای حل یک سوال عمیق و نگران‌کننده تلاش کرده‌اند:
آیا این هیولاهای عریض و طویل ، اطلاعات را به‌طور برگشت‌ناپذیر نابود می‌کنند؟
به طور گسترده ای تصور می شود که اطلاعات، مانند انرژی، باید از یک قانون پایستگی Conservation پیروی کنند: مقدار کل اطلاعات در جهان همیشه ثابت می ماند. این همان تصویری ست که مطابق با مکانیک کوانتومی به نظر می رسد. توابع موجی که موجودات کوانتومی را توصیف می کنند، همیشه به آرامی به روشی برای حفظ اطلاعات تکامل می یابند و نمی توان ناگهان آن ها را از بین برد.
اما به نظر می رسد سیاهچاله ها اطلاعات را از کیهان حذف می کنند. اگر مثلاً یک بیت کوانتومی یا «کیوبیت» در یک سیاهچاله بیفتد، دیگر نمی‌توان آن را از خارج از افق رویداد مشاهده کرد.
یکی از تفکیک‌های احتمالی این «پارادوکس اطلاعات سیاهچاله» را میتوان در تابشی یافت که سیاه‌چاله‌ها از افق رویدادشان ساطع می‌کنند. تابش هاوکینگ، که توسط استیون هاوکینگ در دهه 1970 پیش بینی شد، باعث از دست دادن انرژی گرانشی و در نتیجه جرم سیاهچاله می شود. در واقع سیاهچاله ها ابدی نیستند. آنها به آرامی تبخیر می شوند.
هاوکینگ در ابتدا بر این باور بود که حتی اگر یک سیاهچاله به طور کامل تبخیر شود، اطلاعاتی که مصرف کرده بود برای همیشه از دست خواهند رفت. اما ایده‌ای به نام Correspondence AdS/CFT نشان می‌دهد که چگونه فوتون‌های تابش هاوکینگ می‌توانند اطلاعات مربوط به درون سیاهچاله را رمزگذاری کنند و در نتیجه آن اطلاعات را به کل جهان بازگردانند.
تناظر AdS/CFT توسط فیزیکدان نظری خوان مالداسنا در سال 1997 فرض شد و به طور گسترده به عنوان یکی از امیدوارکننده‌ترین جهت‌ها برای پیگیری نظریه‌های گرانش کوانتومی QGT در نظر گرفته شد. این نشان می دهد که ساختار فیزیکی فضا-زمان مثلاً در چهار بعد معادل عملکرد یک نظریه کوانتومی در یک مرز سه بعدی است.
این ارتباط شگفت ، عمیق و غافلگیرکننده است. می گوید که اگر یک فضا-زمان را با نوع خاصی از انحنا Curvature (و سپس گرانش) بسازید که به عنوان فضای پاد دی سیتر ADS شناخته می شود . توصیف ریاضی معادل توصیف نوعی از نظریه میدان کوانتومی به نام نظریه میدان کانفورمال - این بخش CFT است - که در یک بعد کمتر است . به عبارت دیگر، تناظر مانند یک هولوگرام عمل می‌کند - تمام اطلاعات موجود در فضا-زمان با ابعاد بالاتر در برهمکنش‌های کوانتومی با ابعاد پایین‌تر کدگذاری می‌شوند.
«اصل هولوگرافیک» برای اولین بار توسط جرارد تی هوفت برنده جایزه نوبل فیزیک پیشنهاد شد و تناظر AdS/CFT مالداسنا اولین تصویر مشخص از نحوه عملکرد آن برای شکل خاصی از فضا-زمان ارائه کرد.
در این دیدگاه، چیزی که شبیه فضای پیوسته در جهان AdS به نظر می رسد در نمای کوانتومی CFT به عنوان درهم تنیدگی - وابستگی متقابل بیت های کوانتومی - آشکار می شود.
مالداسنا بیان داشت : «ظهور emergent فضا-زمان در اینجا قرار است در سیستم‌هایی با تعداد زیادی کیوبیت اتفاق بیفتد که به شدت درهم‌تنیده و بسیار در تعامل هستند».
به عبارت دیگر، درهم تنیدگی کوانتومی می تواند یک فضا-زمان ایجاد کند که به نظر می رسد گرانش در آن وجود دارد. شاید بگویید گرانش از اثرات کوانتومی بافته می شود. (مانند یک طناب که از تاباندن الیاف کوچکتر بافته می شود).
تصویر: سپهر نظامی، فیزیکدان مؤسسه فناوری کالیفرنیا، تلاشی را برای ترجمه مشکلات در نظریه اطلاعات سیاهچاله به سیستم های مبتنی بر آزمایشگاه رهبری کرد.
262 views16:19
ک
