درهم‌تنیدگیِ کرمچاله، پارادوکس سیاهچاله را حل می‌کند!

بیگ بنگ: کرمچاله ها – تونل هایی در فضازمان هستند که سیاهچاله ها را به هم متصل می کنند – احتمالا نتیجه ای از خاصیتی عجیب در کوانتوم با نام درهم‌تنیدگی۱ باشند. بازتعریف۲ باید یک پارادوکس مهم را حل کند؛ ممکن است شما بسوزید به جای آنکه فشرده شوید.

trou-ver

اگرچه دانستن اینکه چه چیزی باعث راست شدن بیرون یک سیاهچاله شده، با این حال این یک پرسش روزمره نیست و برای فیزیک دانان نظری یک ناسازگاری بین مکانیک کوانتومی و نسبیت عام را آشکار می کند. حل کردن این مسئله پیچیده ممکن است بعدها به نظریه محبوب گرانش کوانتومی منجر شود. نسبیت می گوید که اگر شما به درون یک سیاه چاله سقوط کنید؛ به دلیل «اثر ماکارونی۳» – کش آمدن تدریجی و همیشگی توسط نیروهای گرانشی قوی – می میرید.

اما سال گذشته زمانی که جوزف پولچینسکی در دانشگاه سانتا باربارا در کالیفرنیا و همکارانش مفاهیم کوانتومی سیاهچاله ها را کاوش می کردند با یک مسئله برخورد کردند. سیاهچاله ها فوتون ها را از طریق چیزی با نام تابش هاوکینگ ساتع می کنند، این فوتون ها هم با درون سیاهچاله و هم با یکدیگر در هم تنیده اند. این یک اصل کوانتوم را نقض می کند که ذرات نمی توانند در یک لحظه با دو چیز در هم تنیده باشند.

برای حفاظت از تک جفتی کوانتومی۴، پولچینسکی سال گذشته پیشنهاد کرد که در هم تنیدگی فوتونسیاهچاله در هم می شکند که در نتیجه باعث ایجاد یک دیوار انرژی در افق رویداد سیاهچاله می شود که نسبیت را فرو می ریزد، زیرا هر کسی که به داخل آن سقوط می کند به جای آنکه تبدیل به ماکارونی شود ترجیحا می سوزد. به پارادوکس دیوار آتش سیاهچاله خوش آمدید.

پاسخ های ممکن زیاد هستند اما حالا دو تن از غول های فیزیک، «جوان مالداسنا» از موسسه مطالعات پیشرفته در پرینستون و لئونارد ساسکیند از دانشگاه استنفورد در کالیفرنیا یکی از بی پروا ترین آنها را ارائه داده اند؛ یک نوع تازه ای از کرمچاله که در درجه اول به این معنی است که نیازی نیست درهم‌تنیدگی بشکند. اولا، آن جفت نشان می دهند که این نوع تونل های فضا زمان که معمولا به وسیله ریاضیات نسبیت عام توصیف می شوند، به شرطی که دو سیاهچاله در هم تنیده باشند در نظریه کوانتوم نیز پدیدار می شوند؛ بر همین اساس کرم چاله ظهور فیزیکی درهم‌تنیدگی است.

WormHole

سپس آن جفت این ایده را به یک سیاهچاله تنها و تابش هاوکینگ آن تعمیم می دهند که در نوعی تازه از کرمچاله اتفاق می افتد (شکل را ببینید). به طور قطع، آن ها پیشنهاد می کنند که این کرمچاله که یک سیاهچاله و تابش هاوکینگ آن را به هم پیوند می دهد، ممکن نیست که برای تک جفتی کوانتومی آن طوری که در هم تنیدگی معمولی است، مشکل ساز باشد، در نتیجه نیازی نیست که دیوار آتش پدیدار شود و نسبیت حفظ می شود.

پاتریک هایدن از دانشگاه مک گیل مونترئال کانادا ایده ی کرمچاله ها از جفت های در هم تنیده سیاهچاله ها را متقاعد کننده دانست، اما می گوید برای حالت سیاهچاله و یک فوتون کار بیشتری مورد نیاز است. ضمنا پولچینسکی محتاطانه خوش بین است: «این حتما ایده های تازه ای را تزریق می کند اما هنوز تعداد زیادی نیز هستند که نیاز دارند شرح داده شوند

در تعریف تازه کرمچاله هنوز جا برای دیوار های آتش وجود دارد. مالداسنا و ساسکیند هم چنین طرحی را ارائه کردند که چگونه یک مشاهده گر در بیرون سیاهچاله می تواند با ایجاد یک موج سخت که به سمت پایین کرمچاله حرکت کند و مانند یک دیوار آتش پدیدار شود تابش هاوکینگ را دستکاری کند. این مسئله ممکن نیست که نسبیت را به هم بریزد زیرا اینجا دیوار آتش اختیاری است و یک خاصیت ذاتی سیاهچاله نمی باشد. مالداسنا عمیقا امیدوار است که این انتخاب ها به ما در مورد گرانش کوانتومی آموزش دهند.

پی نوشت:

۱- حالتی است که این ذرات می توانند جدا از یکدیگر در جهات مخالف هم در جهان باشند و تغییری در یکی بلافاصله در دیگری بازتابیده شود.
۲- Redefinition
۳- Spaghettification
۴- Quantum Monogamy

باز نشر: بیگ بنگ/ محسن کرمی – نشریه دانشمند – شماره ۶۰۰ – مهر ۱۳۹۲

منبع: NewScientist

image_pdfimage_print
(22 نفر , میانگین : 4٫64 از 5)
لینک کوتاه مقاله : http://bigbangpage.com/?p=20910

محسن کرمی

کارشناس فیزیک و روزنامه‌نگار علم است. وی تا کنون با نشریه‌های دانشمند و لذت‌فیزیک همکاری داشته و زمینه‌های کاری وی شامل فیزیک و فناوری می‌باشد. او هم‌چنین در کنار این فعالیت‌ها به برنامه‌نویسی نیز می‌پردازد. وب‌گاه mrgeo22.github.io

شما ممکن است این را هم بپسندید

۸ پاسخ‌ها

  1. m گفت:

    کسی فهمید؟!!!!
    همینو کم داشتیم یه سیاهچاله اختاپوس ……

    • کاشف گفت:

      دوست عزیز! خود نیلز بور که از بنیان گذاران فیزیک و مکانیک کوانتومی و همکار آلبرت انیشتین بود میگه اگه کسی کوانتوم و فیزیک کوانتوم و مکانیک کوانتوم رو فهمید باید بدونه که نفهمیده و داره اشتباه میکنه ! . به نظر خودت اینکه یه ذره مشخص در آن واحد و همزمان توی دوتا فضا زمان مختلف وجود داشته باشه با عقل سلیم و واقعیت جهان فیزیکی و قابل لمس جور درمیاد ومنطبق هست یا نه ؟! . یه خورده فکر کن ! .

      • سمیر الله وردی گفت:

        با درود، دوست عزیز این حرف فاینمن هست نه نیلز بور. در ضمن از هر چیزی که سر در نمی آورید و متوجه نمی شوید، یعنی باید از آن داستان سرایی کنید؟ خب هزاران سال پیش زمین رو مسطح می دونستند اما با پیشرفت علم مشخص شد زمین گرد هست. مکانیک کوانتومی نظریه ای فیزیکی برای توضیح رفتار مولکول ها، اتم ها و ذرات زیراتمی است، این نظریه با ریاضیاتی به محکمی نظریاتی که توسط گالیله و نیوتن ارائه شده میباشد که جهان را به دقت تشریح می کند. به همین دلیل است که ما می توانیم پاسخ مغناطیسی الکترون را با دقتی صریح بدست آوریم. همانطور که خواهیم فهمید نظریه کوانتوم توضیحی از طبیعت می دهد که پیش بینی های دقیق و قدرت فوق العاده ای دارد و این نظریه بازه ی وسیعی از پدیده ها از چیپ های سیلیکونی، دستاوردهای الکترونیکی همانند کامپیوتر تا ستارگان و … را در بر می گیرد، بخشی از این نظریه که برای ما عجیب و غیر منطقی به نظر می رسد؛ بیشتر از توصیف ناقص ما میباشد. به قول “راشل والس گارد” فیزیکدان: مطمئناً معقول است که غرایب کوانتومی را ناشی از توصیف ناقص بدانیم تا ویژگی‌های درک‌ نکردنی جهان. مسلماً‌ معقول‌تر است که فرض کنیم نظریه‌ی ما ناقص است تا آنکه استدلال کنیم که واقعیت عجیب و غریب است. ما باید مکانیک کوانتومی را به عنوان کامل‌ترین نظریه‌ی موجود تلقی کنیم و در عین حال بکوشیم که نظریه‌ای بهتر و کامل‌تر از واقعیت ارائه دهیم.

        علم ثابت کرده فقط طی ۲۶۰۰ سال از زمان تالس تاکنون چه پیشرفت هایی در هر دوره داشته و یکی پس از دیگری نظریات جدید ،نظریات قدیمی و غیر منطقی که توصیف ضعیفی از طبیعت داشتند کنار زده اند. از زمان نیلز بور و اینشتین هم تقریبا یک سده می گذرد و علم پیشرفت زیادی داشته و شاید بور، پلانک،اینشتین و هایزنیرگ و … که از پیشگامان نظریه کوانتومی بودند و آن را بسیار عجیب و غیر منطقی می دانستند در زمان حال وجود داشتند ، می توانستند این ابهامات را بدون توسل به عوامل غیر طبیعی حل کنند. من به شما پیشنهاد میکنم کتاب جهان کوانتومی نوشته برایان کاکس را مطالعه کنید تا دیدتان نسبت به نظریه کوانتومی عوض شود.

        یه بارم شما کامنت گذاشتید که عناصر سنگین تر از آهن چطور روی زمین به وجود اومد؟ من برای شما وقتمو گذاشتم و توضیح دادم، بعد گفتید چرا داستان میگی ادمین؟ اگر شما مستند کاسموس رو دیده بودید دیگه این سوال رو نمی پرسیدید، چون نیل دگراس تایسون در قسمت ۷ این مستند این موضوع رو بخوبی توضیح میده. فقط این نظرات از عدم مطالعه و اطلاعات ناقص ماست، من هیچ ادعایی ندارم، میدونم که هیچی نمیدونم و باید هر روز چیزای بیشتری یاد بگیریم. اما شما رو نمیدونم!

        • m گفت:

          درود بر شما.
          کوانتوم واقعا قدرتمند و زیباست…اما متاسفانه فقط یک آماره…
          مثلا ثابت پلانک،h، قلب کوانتوم مکانیک است همانطور که سرعت نور،c، بیانگر نسبیت خاص….اما هنوز هیچ کسی معنای h را نمی داند!!! بهترین توضیح آن است که بگوییم بیانگر اسپین است؛ اما اسپین چیست؟ هنوز هیچ کسی منشا و چرایی اسپین را نمیداند. ناچارا آنرا بیانگر strength ذرات مجازی میدانند اما اینهم تنها یک حدس است…..بنابراین کوانتوم کاملا ناقص است و بقول دیراک اینکه آزمایش تایید کننده نظریه باشد نشاندهنده ی کامل بودن آن نیست
          آیا کسی می تواند مرا در معنا و مفهوم h یاری کند؟

  2. مــهــدی گفت:

    گرانش فقط گرانش کوانتومی،خـــیلــی با ابهت است.

  3. rahman گفت:

    من نمیدانم چرا همه میخواهند ازهوشمند ترین انسان که تا کنون بشر به خودش دیده انتقام بگبرند . تمام دانشمندان زمان انیشتین به او حسادت میکردند . و دانشمندان امروز به شب و روز دارند نسبیت رو میکوبند برای اینکه فیزیک کوانتم با کلاسه . من یه سوال دارم درسته که پیشگامان هندسه نا اقلیدسی مثل هیلبرت نقش اساسی در بیان نسبیت داشتند .. ولی به من بگید چطور یک انسان میتونه بدون ازمایش و بدون آنکه بتونه اونو با حواسش .احساس کنه بیاد بگه در حضور هر ماده فضا و زمان درهم میپیچند . جاذبه را که نیوتن آنرا یک نیرو مثل آهنربا میدانست . به یک گردابی تشبیه کرد که هر جسم در اطراف خودش ایجاد میکنه .انیشتن بعد از نظریه نسبیت اشتباه داشت . ولی خیلی در فهم جهان . سیاه چاله . سفید چاله کمک کرد. والان هر کی که از خواب پا میشه یه نطریه میده . که بعد به بوته فراموشی سپرده میشه . نظریه باید در علم ایجاد تحول کنه .

  4. دوست من چند نکته تو دیدگاهت وجود داره که بهتر دیدم پاسخ بدم

    ۱- انیشتین با وجود اینکه خودم علاقه‌ی خیلی زیادی بهش دارم ولی نمیشه گفت که باهوش‌ترین فیزیکدان بوده و بهتره اینگونه بگیم که مشهورترین بوده و نه الزاما بهترین

    ۲- اینکه تمام دانشمندان زمان انیشتین بهش حسادت می کردن هم درست نیس و درواقع خیلی ها بهش برای رسیدن به جایگاه امروزش خیلیم کمک کردن, برای نمونه اگه ماکس پلانک نبود احتمالا کسی امروز انیشتین رو نمیشناخت و چه بسا نسبیت هم هیچ‌گاه به دست انیشتین چاپ نمیشد!

    ۳- در مورد نظریه هم باید بگم که همه قرار نیس اینگونه باشند که میگی
    برخی تنها حرفی نوین میزنن و خیلی حرفشون قلمبه نیس – مثل خیلی از این مقاله ها که میبینیم
    برخی دیگه هم حرفای بزرگی میزنن که شاید بشه اون‌ها رو نظریه های برجسته نامید – مثل نظریه های کسانی که جایزه نوبل رو میبرن
    و اما تنها برخی از این نظریه ها چون نسبیت و فرگشت هستند که بهشون نظریه‌های انقلابی میگیم و ویژگی اون‌ها اینه که با دانسته‌های پیش از خودشون تفاوت و تناقض دارند و به نوعی دیدگاه بشر رو نسبت به اون بحث از بنیان دگرگون میکنن…

    نگران نباش دوست من دانشمندان به خوبی به جایگاه شخصی چون انیشتین آگاهی دارن و اگه کسی مقاله‌ای در رد سخنان ایشون داد دلیل بر حسودی یا … نیس و این روش کار علم هستش 🙂
    یه زمانی به انیشتین برای اینکه در خلاف حرف های نیوتون سخن میگفت بی توجهی میشد پس بهتره به دلیل بزرگی شخصی سخنان مخالفانش رو ناچیز نشمریم.

  5. بهرام گفت:

    به نظر من خود فوتون یک کرم چاله بسیار کوچک است که در فضا ایجاد می شود و چون پایدار نیست با سرعت نور مجبور به حرکت است

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *