جدید ترین عناوین خبری امروز
Registering new users is currently not allowed.
شاید روزی اتم‌های فضا-زمان را نیز کشف کنیم

فضا-زمان چیست؟

فیزیکدانان باور دارند که در کوچکترین مقیاس‌ها، فضا از کوانتا به وجود می‌آید. اما این بلوک‌های سازنده‌ی فضا ممکن است شبیه چه باشند؟

مردم همیشه بر این باور بوده‌اند که فضا همواره پابرجاست. پیش از همه چیز، فضا خالی و زمینه‌ای برای هرچیز دیگر است. زمان، به همین ترتیب، به سادگی به صورت بی‌وقفه ادامه می‌یابد. اما اگر فیزیکدانان چیزی از تلاش‌های طولانی‌شان برای یکی‌کردن نظریه‌هایشان آموخته باشند، آن این است که فضا و زمان مجموعه‌ای با چنان پیچیدگی گیج‌کننده‌ای شکل داده‌اند که ممکن است با مشتاقانه‌ترین تلاش‌های ما برای فهمیدنشان مقابله کنند.

آلبرت اینشتین، آنچه را که در اوایل نوامبر ۱۹۱۶ در حال رخ دادن بود، دید. یک سال زودتر، او نظریه‌ی نسبیت عام خود را فرمول‌بندی کرد که مسلم می‌داند گرانش، نیرویی نیست که در میان فضا پخش شود، بلکه یک ویژگی فضا-زمان است. هنگامی که توپی را به هوا پرتاب می‌کنید، پس از طی کردن یک مسیر کمانی به شما باز می‌گردد زیرا زمین، فضا-زمان اطراف خود را خم می‌کند، به طوری که مسیر توپ و زمین دوباره تلاقی خواهند داشت. اینشتین در نامه‌ای به یک دوست، درباره‌ی چالشی صحبت می‌کند که مدت زیادی است ذهن او را به خود مشغول کرده: ادغام نسبیت عام با نظریه‌ی نوین مکانیک کوانتومی که فضا-زمان را تنها خمیده نمی‌کند بلکه آن را از هم گسسته نیز می‌سازد! او به سختی می‌دانست که از نظر ریاضی باید از کجا شروع کند. نوشت: “چقدر تاکنون خودم را در این مسیر گرفتار کرده‌ام!”

اینشتین هرگز خیلی پیش نرفت. حتی امروز، تقریبا به تعداد دانشمندانی که روی یک نظریه‌ی کوانتوم گرانشی کار می‌کنند، ایده‌هایی در تناقض با یکدیگر برای آن وجود دارد. این اختلافات یک حقیقت را نادیده می‌گیرند: همه‌ی دستاوردهای رقیب می‌گویند که فضا از چیزی عمیق‌تر ناشی می‌شود – ایده‌ای که از ۲۵۰۰ سال درک علمی و فلسفی جدا می‌شود!

درون سیاه‌چاله

یک آهنربای آشپزخانه به سادگی مشکلی را که فیزیکدانان با آن روبرو هستند، نشان می‌دهد: آهنربا می‌تواند یک گیره‌ی کاغذ را در برابر گرانش زمین نگه دارد. نیروی گرانش از نیروی مغناطیسی یا نیروهای الکتریکی و هسته‌ای ضعیف‌تر است. کوانتوم هر اثری داشته باشد، آن‌ها همچنان ضعیف‌ترند. تنها گواه ملموس برای اینکه این فرایند‌ها رخ می‌دهند، الگوی مبهم ماده در ابتدای جهان است – ذهنیتی که تا اندازه‌ای ناشی از افت‌وخیزهای کوانتومی میدان گرانشی است.

سیاه‌چاله‌ها بهترین مورد آزمایش برای گرانش کوانتومی هستند. تد ژاکوبسن از دانشگاه مریلند، می‌گوید: “این نزدیک‌ترین چیزی است که ما باید آزمایش کنیم.” او و دیگر نظریه‌پردازان سیاه‌چاله‌ها را به عنوان نقاط قوت نظری مطالعه می‌کنند. چه اتفاقی می‌افتد وقتی که شما معادلاتی را که تحت شرایط آزمایشگاهی به خوبی کار می‌کنند برمی‌دارید و با قابل تصور‌ترین موقعیت ممکن قیاس می‌کنید؟ آیا برخی از ضعف‌های کوچک خود را آشکار می‌کنند؟

نسبیت عام پیش‌بینی می‌کند ماده‌ای که در حال سقوط به یک سیاه‌چاله است، با نزدیک شدن به مرکز آن (که یک تکینگی ریاضیاتی نامیده می‌شود)، بدون محدودیت فشرده می‌گردد. نظریه‌پردازان نمی‌توانند مسیر یک شی را ورای تکینگی پیش‌بینی کنند؛ آن‌جا، زمان برای آن به پایان می‌رسد. حتی صحبت از “آن‌جا” مشکل‌ساز است، زیرا فضا-زمانی که مکان تکینگی را مشخص می‌کند، دیگر وجود نخواهد داشت. محققان امیدوارند که نظریه‌ی کوانتوم بتواند یک میکروسکوپ را در آن نقطه متمرکز کند و آنچه را که بر سر مواد سقوط‌کننده می‌آید، ردیابی کند.

بیرون‌تر، در مرز سیاه‌چاله، ماده آن‌چنان متراکم نیست. گرانش ضعیف‌تر است و با رعایت تمام حقوق، قوانین فیزیکی شناخته شده باید هنوز برقرار باشند. به این ترتیب، اینکه برقرار نیستند، بسیار گیج‌کننده‌تر است. افق رویداد، حد مشخص شده‌ای برای هر سیاه‌چاله است، نقطه‌ای که بازگشتی از آن نیست: ماده‌ای که وارد آن می‌شود، امکان خروج ندارد، یک سقوط برگشت‌ ناپذیر. این یک مشکل است؛ زیرا تمام قوانین شناخته‌شده‌ی فیزیک بنیادی، از جمله آن قسمت از مکانیک کوانتومی که به طور کلی درک شده، برگشت‌پذیر هستند. حداقل در اصل، شما باید بتوانید حرکت همه‌ی ذرات را معکوس و آنچه را که داشتید، بازیابی کنید.

یک مساله‌ی بغرنج و مشابه نیز در اواخر دهه‌ی هشتاد میلادی رخ داد؛ هنگامی که فیزیکدانان درباره‌ی ریاضیات جسم سیاه (یک جسم ایده‌آل‌سازی شده به عنوان گودالی پر از پرتوهای الکترومغناطیسی) می‌اندیشیدند. تئوری الکترومغناطیس جیمز کلرک مکسول پیش‌بینی می‌کند که چنین جسمی همه‌ی پرتوهایی را که با آن برخورد می‌کند، جذب می‌نماید و هیچگاه نمی‌تواند به تعادل دمایی با ماده‌ی اطرافش برسد. رافائل سورکین  از مؤسسه‌ی فیزیک نظری در اونتاریو توضیح می‌دهد: “جسم سیاه می‌تواند مقدار بی‌نهایتی از گرما را از مخزنی که در دمای ثابتی نگه داشته شده است، جذب کند. از نظر حرارتی، به طور موثری دارای درجه‌حرارت صفر مطلق است. این نتیجه‌گیری، با مشاهدات اجسام سیاه در زندگی واقعی (مانند اجاق) متناقض است. با پیگیری فعالیت‌های مکس پلانک، اینشتین نشان داد که اگر انرژی تشعشعی در واحدهای گسسته یا کوآنتا به جسم سیاه برخورد کند، آن جسم سیاه می‌تواند به تعادل حرارتی برسد.

نمایشی از سیاه‌چاله

فیزیکدانان نظری تقریبا به مدت نیم قرن تلاش کرده‌اند تا به مقادیر معادلی برای سیاه‌چاله‌ها دست یابند. استیون ‌هاوکینگِ فقید از دانشگاه کمبریج در اواسط دهه ۱۹۷۰ قدم بزرگی برداشت؛ زمانی که تئوری کوانتوم را روی میدان تابشی موجود در اطراف سیاه‌چاله‌ها اعمال کرد و نشان داد که سیاه‌چاله‌ها دمای غیر صفر دارند. بنابراین، آن‌ها نه تنها می‌توانند انرژی جذب کنند بلکه تابش انرژی نیز دارند. اگر چه تجزیه و تحلیل هاوکینگ سیاه‌چاله‌ها را به عرصه‌ی ترمودینامیک وارد کرد، مشکل برگشت ناپذیری را نیز عمیق‌تر کرد. تابش خارج‌شونده که یک انرژی گرمایی تصادفی است، تنها بیرون از مرز سیاه‌چاله پدیدار می‌شود و هیچ اطلاعاتی درباره‌ی داخل آن، با خود نمی‌آورد. اگر فرایند را برعکس کنید و دوباره انرژی را به درون بفرستید، چیزی که به داخل سقوط کرده بود، برنخواهد گشت؛ شما فقط گرمای بیشتری خواهید داشت و نمی‌توانید تصور کنید که آن ماده‌ی اصلی هنوز هم وجود دارد، اما فقط در داخل سوراخ به دام افتاده است، زیرا وقتی سیاه‌چاله تابش گسیل می‌کند، کوچک می‌شود و بر اساس تجزیه و تحلیل‌های ‌هاوکینگ، در نهایت ناپدید می‌گردد.

این مشکل پارادوکس اطلاعات نامیده می‌شود، زیرا سیاه‌چاله اطلاعات ذرات سقوط کننده را که به شما اجازه میدهد حرکت آن‌ها را برعکس کنید، نابود می‌کند. اگر فیزیک سیاه‌چاله واقعا برگشت پذیر باشد، چیزی باید اطلاعات را بیرون بیاورد و برای چنین اتفاقی، تصور ما از فضا-زمان ممکن است نیازمند تغییر باشد.

اتم‌های فضا-زمان

گرما حرکت تصادفی ذرات میکروسکوپی، مانند مولکول‌های گاز است. از آن جایی که سیاه‌چاله‌ها می‌توانند گرم یا سرد شوند، بدین معنی است که دارای ذرات -یا به طور کلی‌تر ساختار میکروسکوپی-هستند. و به این دلیل که سیاه‌چاله فقط فضایی خالی است (طبق نسبیت عام، ماده‌ی سقوط کننده از میان افق رویداد عبور می‌کند، اما نمی‌تواند متوقف شود)، هر قسمت از سیاه‌چاله باید خود، قسمتی از فضا باشد. به همان اندازه که یک وسعت از فضای خالی ممکن است ساده به نظر برسد، پیچیدگی پنهان زیادی نیز دارد.

حتی نظریه‌هایی که برای حفظ یک تصور متعارف از فضا-زمان تنظیم شده‌اند، به این نتیجه منتهی می‌شوند که  چیزی در پشت چهره‌ی بی‌نقص آن پنهان شده است. به عنوان مثال، در اواخر دهه ۱۹۷۰، استیون وینبرگ که اکنون در دانشگاه تگزاس به سر می‌برد، به دنبال آن بود که گرانش را نیز به شیوه‌ی نیروهای دیگر طبیعت توصیف کند. او متوجه شد که فضا-زمان به طور اساسی در ریزترین مقیاس‌ها دستخوش تغییر شده است.

فیزیکدانان ابتدا فضای میکروسکوپی را به عنوان موزاییکی تصویر کردند که از تکه‌های کوچکی از فضا تشکیل شده است. اگر شما به مقیاس پلانک نزدیک شوید (اندازه‌ای که به طور غیرقابل تصوری کوچک است:  ۳۵- ۱۰متر)، فیزیکدانان فکر می‌کردند شما چیزی شبیه به یک صفحه‌ی شطرنج را خواهید دید اما این نمی‌تواند کاملا درست باشد. به یک دلیل، خطوط شبکه‌ی یک فضای شطرنجی، بعضی جهات را نسبت به جهات دیگر مقدم می‌کند و عدم تقارنی به وجود می‌آورد که با نظریه‌ی نسبیت خاص در تناقض است. به عنوان مثال، نورِ رنگ‌های مختلف ممکن است با سرعت‌های مختلف حرکت کند – همانند یک منشور شیشه‌ای که نور را به رنگ‌های تشکیل‌دهنده‌ی آن تجزیه می‌کند. درحالی که اثرات در مقیاس‌های کوچک معمولا به دشواری دیده می‌شوند، نقض‌های نسبیت واقعا واضح خواهد بود.

ترمودینامیک سیاه‌چاله‌ها شک و تردید بیشتری در موضوع تشبیه کردن فضا به یک موزاییک ساده ایجاد می‌کند. با اندازه‌گیری رفتار حرارتی هر سیستم، می‌توان اجزای آن را (حداقل در تئوری) شمارش کرد. از انرژی جدا شوید و دماسنج را تماشا کنید. اگر دما جهش داشته باشد، این انرژی حتما به مولکول‌های نسبتا کمی انتشار داده شده است. بطور مؤثر، شما در حال اندازه‌گیری آنتروپی سیستم هستید که نشان‌دهنده‌ی پیچیدگی میکروسکوپی آن است.

اگر از این تمرین برای یک ماده‌ی معمولی استفاده کنید، تعداد مولکول‌ها با افزایش حجم مواد افزایش می‌یابد. این همان چیزی است که باید باشد: اگر شعاع یک توپ را ۱۰ مرتبه افزایش دهید، تعداد ۱۰۰۰ برابر مولکول‌های بیشتری در داخل آن خواهید داشت. اما اگر شعاع یک سیاه‌چاله را ۱۰ مرتبه افزایش دهید، تعداد پیش‌بینی شده‌ی مولکول‌ها، تنها ۱۰۰ برابر می‌شود. تعداد مولکول‌هایی که سیاه‌چاله از آن تشکیل شده است، نه با حجم آن، بلکه با سطح آن متناسب است. سیاه‌چاله ممکن است سه‌ بعدی به نظر برسد، اما طوری رفتار می‌کند که انگار دو بعدی است.

نمایش هولوگرافی روی سطح سیاه‌چاله

این اثر عجیب و غریب، اصل هولوگرافی نامیده می‌شود؛ زیرا یادآور یک هولوگرام است که خود را به عنوان یک شیء سه بعدی معرفی می‌کند. با این وجود، با بررسی دقیق‌تر، به نظر می‌رسد تصویری است که توسط یک ورق فیلم دو بعدی ساخته شده است. اگر اصل هولوگرافی اجزای تشکیل‌دهنده‌ی میکروسکوپی فضا و محتویات آن را شمارش کند –همانطور که فیزیکدانان به طور گسترده و هرچند نه به طور جهان‌شمول می‌پذیرند- ساختن فضا باید بیشتر از به هم متصل کردن قطعات کوچک آن طول بکشد.

به هر حال، رابطه‌ی جزء به کل، به ندرت ساده خواهد بود. یک مولکول H2O فقط یک قسمت کوچک از آب نیست. در نظر بگیرید که آب مایع چه می‌کند: جریان دارد، قطرات را شکل می‌دهد، تلاطم و امواج را حمل می‌کند، یخ می‌زند و می‌جوشد. یک مولکول مفرد H2O هیچ کدام از این‌ها را انجام نمی‌دهد، زیرا رفتارهای جمعی هستند. به همین ترتیب، بلوک‌های ساختمانی فضا، نباید فضایی باشند. دانیله اوریتی  از موسسه‌ی مکس پلانک برای فیزیک گرانشی در پوتسدام آلمان می‌گوید: “اتم‌های موجود در فضا کوچکترین جزء فضا نیستند. آن‌ها اجزای تشکیل‌دهنده‌ی فضا هستند. خواص هندسی فضا، ویژگی‌های جدید، جمعی و تقریبی از سیستمی است که از تعداد زیادی از این اتم‌ها تشکیل شده است.”

این مساله که این بلوک‌های ساختمانی دقیقا چه هستند، به نظریه بستگی دارد. در نظریه‌ی گرانش کوانتومی حلقه، این بلوک‌ها کوانتای حجمی هستند که با استفاده از اصول کوانتومی، جمع شده‌اند. در نظریه‌ی ریسمان، آن‌ها میدآن‌هایی هستند شبیه به میدان الکترومغناطیس که در سطح ردیابی شده توسط یک رشته یا حلقه‌ی متحرک انرژی (که ریسمان خوانده می‌شوند) زندگی می‌کنند. در نظریه‌ی M، که مرتبط با نظریه‌ی ریسمان است و ممکن است حتی پایه و زمینه‌ی آن باشد، این بلوک‌ها یک نوع خاص از ذره هستند: پوسته‌ای که در یک نقطه منقبض شده است. در نظریه‌ی مجموعه‌ی علُی، آن‌ها وقایعی هستند که توسط یک رشته از علت و معلول به هم مرتبط هستند. در نظریه‌ی amplituhedron و برخی از رویکردهای دیگر، اصلا هیچ بلوک ساختمانی وجود ندارد – حداقل نه به هیچ مفهوم متداولی.

گرچه اصول سازماندهی این نظریه‌ها متفاوت است، همه می‌کوشند تا برخی از نسخه‌های ارتباط‌گرایی (اصطلاح فیلسوف آلمانی قرن ۱۷ و ۱۸ میلادی، گاتفرید لایبنیتز) را حفظ کنند. به طور کلی، ارتباط‌گرایی می‌گوید که فضا از یک الگوی مشخص از همبستگی میان اشیاء به وجود می‌آید. در این دیدگاه، فضا یک پازل جورچین است. شما با تعداد زیادی از قطعات شروع می‌کنید، می‌ببینید که چگونه به هم مرتبط می‌شوند و بر این اساس آن‌ها را سرجای خود قرار می‌دهید. اگر دو قطعه دارای خواص مشابهی مانند رنگ باشند، احتمالا در نزدیکی هم قرار دارند و اگر آن‌ها تفاوت زیادی داشته باشند، شما آن‌ها را به طور موقت از هم جدا می‌کنید. فیزیکدانان معمولا این روابط را به عنوان یک شبکه با الگوی خاص ارتباطی بیان می‌کنند. روابط توسط نظریه‌ی کوانتوم و یا سایر اصول دیکته می‌شوند، و نظم فضایی از آن پیروی می‌کند.

انتقال‌های فاز یک تم مشترک دیگر است. اگر فضا سرهم شده باشد، می‌تواند از هم گسسته نیز بشود. سپس بلوک‌های ساختمانی می‌توانند به چیزی که دیگر مانند فضا به نظر نمی‌رسد تبدیل شوند. تانو پادمانبهان  از مرکز دانشگاهی نجوم و اخترفیزیک واقع در هند می‌گوید: “درست مثل این است که شما فازهای مختلف از ماده مانند یخ، آب و بخار آب را داشته باشید، اتم‌های فضا نیز می‌توانند خود را در فازهای مختلف شکل دهند.” در این دیدگاه، سیاه‌چاله‌ها ممکن است مکان‌هایی باشند که فضا ذوب می‌شود. نظریه‌های شناخته شده از بین می‌روند، اما یک نظریه‌ی کلی‌تر، آن چه را که در فاز جدید اتفاق می‌افتد، توصیف می‌کند. حتی زمانی که فضا به پایان می‌رسد، فیزیک ادامه می دهد!

تارهای در هم تنیده شده

تحقق بزرگ سال‌های اخیر – و چیزی که از مرزهای قدیمی عبور کرده است – این است که روابط مرتبط شامل درهم‌تنیدگی کوانتومی هستند؛ که نوعی از قدرت فوق العاده‌ی همبستگی و طبیعت ذاتی مکانیک کوانتومی است. این درهم‌تنیدگی به نظر می‌رسد ابتدایی‌تر از فضا باشد. به عنوان مثال، یک آزمایشگر تجربی ممکن است دو ذره ایجاد کند که در جهت مخالف هم پرواز کنند. اگر آن‌ها درهم‌تنیده شوند، بدون توجه به اینکه تا چه حد از هم دور هستند، هماهنگ با یکدیگر باقی می‌مانند.

قبلا، هنگامی که مردم درباره گرانش “کوانتومی” صحبت می‌کردند، تنها به جدایی کوانتومی، نوسانات کوانتومی و تقریبا هر اثر کوانتومی دیگر در کتاب‌ها اشاره داشتند، اما هرگز به درهم‌تنیدگی کوانتومی اشاره نمی‌شد. سیاه‌چاله‌ها این تغییر را ایجاد کردند. در طول عمر یک سیاه‌چاله، ذرات درهم‌تنیده، سقوط می‌کنند اما بعد از اینکه سیاه‌چاله به طور کامل تبخیر می‌شود، جفت ذرات آن‌ها در خارج با هیچ چیزی درهم‌تنیده باقی نمی‌مانند.سمیر مثور  از دانشگاه ایالتی اوهایو می‌گوید: “هاوکینگ باید این را مسئله‌ی درهم‌تنیدگی می‌نامید.”

حتی در خلاء، بدون وجود ذراتی در اطراف، میدان الکترومغناطیسی و دیگر میدان‌ها به صورت داخلی درهمتنیده هستند. اگر شما یک میدان را در دو نقطه‌ی مختلف اندازه‌گیری کنید، قرائت‌های شما به صورت تصادفی اما هماهنگ، اختلاف خواهند داشت. و اگر شما یک منطقه را به دو بخش تقسیم کنید، قطعات با درجه‌ای از همبستگی که به تنها کمیت هندسی مشترکشان –سطح تداخل آن‌ها- بستگی دارد، با هم ارتباط خواهند داشت. در سال ۱۹۹۵، ژاکوبسن استدلال کرد که درهم‌تنیدگی، میان حضور ماده و هندسه‌ی فضا-زمان ارتباط برقرار می‌کند؛ یعنی چیزی که ممکن است قانون گرانش را توضیح دهد. او می‌گوید: “درهم‌تنیدگی بیشتر به معنی گرانش ضعیف‌تر است؛ یعنی فضا-زمان محکم‌تر”.

رویکردهای گوناگون به گرانش کوانتومی – بیش از همه، نظریه‌ی ریسمان – اکنون درهم‌تنیدگی را بسیار مهم می‌دانند. نظریه‌ی ریسمان، اصل هولوگرافی را نه فقط به سیاه‌چاله‌ها بلکه به کل جهان نیز اعمال می‌کند، و دستورالعملی برای ایجاد فضا –یا حداقل قسمتی از آن- ارائه می‌دهد. به عنوان مثال،‌ یک فضای دو بعدی می‌تواند توسط میدان‌هایی که (به درستی ساختار یافته باشند) بعد دیگری از فضا تولید می‌کنند، رشته رشته شود. فضای دو بعدی اصلی به عنوان مرزی است برای قلمروی گسترده‌تری که به عنوان توده‌ی فضا شناخته می‌شود. و درهم‌تنیدگی چیزی است که توده‌ی فضا را به یک کل پیوسته گره می‌زند.

درهمتنیدگی کوانتومی

در سال ۲۰۰۹، مارک فان رامسدونک از دانشگاه بریتیش کلمبیا یک استدلال زیبا برای این فرآیند ارائه داد. فرض کنید که میدان‌ها روی مرز سیاه‌چاله، درهم‌تنیده نباشند و یک جفت از سیستم‌های غیر وابسته را تشکیل دهند. آن‌ها به دو جهان جداگانه تعلق دارند که هیچ راهی برای سفر بین آن‌ها نیست. هنگامی که سیستم‌ها درهم‌تنیده می‌شوند، به نظر می‌رسد که یک تونل یا کرم‌چاله بین این جهان‌ها باز می‌شود و یک سفینه‌ی فضایی می‌تواند از یکی به دیگری سفر کند. همانطور که درجه‌ی درهم‌تنیدگی افزایش می‌یابد، طول کرم‌چاله کاهش می‌یابد و جهان‌ها را به هم نزدیک‌تر می‌کند تا آن جایی که دیگر نمی‌توان به عنوان “دو جهان” از آن‌ها یاد کرد! فان رامسدونک می‌گوید: “ظهور یک فضا-زمان بزرگ به طور مستقیم با درهم‌تنیدگی این درجه آزادی‌های نظریه‌ی میدان گره خورده است. هنگامی که ما همبستگی موجود در میدان الکترومغناطیسی و میدان‌های دیگر را مشاهده می‌کنیم، آن‌ها باقی مانده‌ی درهم‌تنیدگی‌ای هستند که فضا را به هم مقید کرده است.

بسیاری از ویژگی‌های دیگر فضا، علاوه بر پیوستگی آن، ممکن است منعکس‌کننده‌ی درهم‌تنیدگی نیز باشند. فان رامسدونک و براین سوینگل، از دانشگاه مریلند، استدلال می‌کنند که حضور مداوم درهم‌تنیدگی، جهانی بودن گرانش را توضیح می‌دهد: که بر همه‌ی اشیا تاثیر می‌گذارد و نمی‌تواند در جایی وجود نداشته باشد. همینطور برای سیاه‌چاله‌ها، لئونارد ساسکیند از دانشگاه استنفورد و خوان مالداسنا از موسسه‌ی مطالعات پیشرفته در پرینستون، نشان می‌دهند که درهم‌تنیدگی بین یک سیاه‌چاله و تابشی که گسیل شده است، یک کرم‌چاله را ایجاد می‌کند: یک درب پشتی به سیاه‌چاله! این مساله ممکن است به حفظ اطلاعات و اطمینان از برگشت‌پذیری فیزیک سیاه‌چاله‌ها کمک کند.

در حالی که این ایده‌های نظریه‌ی ریسمان فقط برای هندسه‌های خاصی کار می‌کنند و تنها یک بعد واحد از فضا را بازسازی می‌کنند، برخی از محققان تلاش می‌کنند توضیح دهند که چگونه همه‌ی فضا می‌تواند از خراش پدیدار شده باشد. به عنوان مثال، چانژون کائو، اسپایریدون میکالاکیس و  شون کرول، از موسسه‌ی فناوری کالیفرنیا، با یک توصیف کوانتومی مینیمالیستی از یک سیستم آغاز می‌کنند، که بدون اشاره‌ی مستقیم به فضا-زمان یا حتی ماده، فرمول‌بندی شده است. اگر دارای الگوی درستی از همبستگی‌ها باشد، سیستم را می‌توان به اجزای سازنده که می‌توانند به عنوان نواحی مختلف فضا-زمان شناخته شوند، تقسیم‌بندی کرد. در این مدل، درجه‌ی درهم‌تنیدگی، یک مفهوم از فاصله‌ی فضایی را تعریف می‌کند.

در فیزیک و به طور کلی‌تر در علوم طبیعی، فضا و زمان پایه و اساس همه‌ی نظریه‌ها هستند. با این حال، ما هرگز فضا-زمان را مستقیما مشاهده نمی‌کنیم. بلکه وجود آن را از روی تجربیات روزمره‌ی خود استنتاج می‌کنیم. ما فرض می‌کنیم که اقتصادی‌ترین پدیده‌هایی که می‌بینیم هم مکانیزمی هستند که در فضا-زمان عمل می‌کنند. اما درس پایانی گرانش کوانتومی این است که همه‌ی پدیده‌ها به طور منظم در فضا-زمان جای نمی‌گیرند. فیزیکدانان باید ساختارهای بنیادی جدیدی را پیدا کنند و زمانی که این کار را انجام دهند، انقلابی را که کمی بیش از یک قرن پیش با اینشتین آغاز شد، تکمیل خواهند کرد.

به اشتراک بگذارید

منبع: Scientific American

دسته ها:
دیدگاه ها 0

دیدگاه بگذارید

avatar
  اشتراک  
مطلع شدن
رفتن به نوارابزار