پژوهشگران روش جدید بی‌اندازه خطرناک و بسیار آهسته‌ای برای گذر از جهان توسعه داده‌اند. این روش شامل کرم‌چاله‌هایی است که سیاه‌چاله‌های ویژه‌‌ای را به‌هم پیوند می‌دهند که احتمالا وجود ندارند. این روش ممکن است توضیح دهد وقتی فیزیک‌دانان اطلاعات را از نقطه‌ای به نقطه‌ی دیگر دورنوردی کوانتومی می‌کنند، چه اتفاقی می‌افتد.

در ۱۳آوریل امسال در جلسه انجمن فیزیک آمریکا، دنیل جفریس، فیزیک‌دان دانشگاه هاروارد، روش یادشده را در گفت‌وگویی توصیف کرد. او به همکاران خود گفت این روش دو سیاه‌چاله را شامل می‌شود که به‌طوری درهم‌تنیده شده‌اند که در طول فضا و زمان به‌هم متصل شده‌اند.

کرم‌چاله چیست؟

ایده‌ی جدید دانشمندان مشکلی قدیمی را حل می‌کند: وقتی جسمی وارد کرم‌چاله می‌شود، به انرژی منفی برای خروج از سمت دیگر آن نیاز دارد. در شرایط عادی، شکل فضازمان در خروجی کرم‌چاله خروج از آن را ناممکن می‌کند؛ اما در تئوری، ماده‌ای با انرژی منفی می‌تواند بر این مانع غلبه کند. بااین‌حال، هیچ‌چیز در فیزیک گرانش و فضا‌زمان، فیزیکی که کرم‌چاله‌ها را توصیف می‌‌کند، به این نوع پالس‌های انرژی منفی اجازه‌‌ی عبور نمی‌دهد. بنابراین درواقع، عبور از کرم‌چاله‌ها غیرممکن است.

جفریس در گفت‌وگویی با لایوساینس گفت:

این فقط ارتباطی در فضا است؛ اما اگر سعی کنید از آن عبور کنید، خیلی سریع سقوط می‌کند؛ درنتیجه، نمی‌توانید از آن عبور کنید.

این مدل قدیمی به مقاله‌ای مربوط‌ است که آلبرت اینشتین و نیتان روزن در سال ۱۹۳۵ در مجله فیزیکال ریویو (Physical Review) چاپ کردند. این دو فیزیک‌دان دریافتند در شرایط خاصی، نسبیت حکم می‌کند فضا‌زمان بسیار منحرف شود؛ به‌طوری‌که نوعی تونل یا پل، موجب اتصال دو نقطه‌ی جدا خواهد شد.

هر دو فیزیک‌دان این مقاله را برای حذف احتمال سیاه‌چاله‌ها در جهان نوشتند؛ ولی در دهه‌های اخیر، همان‌طورکه فیزیک‌دانان متوجه شدند که سیاه‌چاله‌ها وجود دارند، تصویر استاندارد کرم‌چاله به تونل تبدیل شد که دو سوراخ ورودی آن به‌عنوان سیاهچاله‌ها ظاهر می‌شوند. باوجوداین طبق این ایده، این چنین تونلی احتمالا هرگز به‌صورت طبیعی در جهان وجود ندارد و اگرهم وجود داشته باشد، قبل‌ازاینکه چیزی از آن عبور کند، ناپدید می‌شود. در دهه‌ی ۱۹۸۰، کیپ تورنِ فیزیک‌دان نوشت اگر نوعی انرژی منفی برای بازنگه‌داشتن کرم‌چاله اعمال شود، شاید جرمی بتواند از آن عبور کند.

درهم‌تنیدگی کوانتومی

جفریس همراه‌با پینگ گائو، فیزیک‌دان دانشگاه هاروارد و آرون وال، فیزیک‌دان دانشگاه استنفورد، روشی برای اعمال نوعی از انرژی منفی ایجاد کرده‌اند که به ایده‌ای از ناحیه‌ای بسیار متفاوت از فیزیک به‌نام «درهم‌تنیدگی» وابسته است.

درهم‌تنیدگی از مکانیک کوانتوم نشئت گرفته است نه نسبیت. در سال ۱۹۳۵، آلبرت اینشتین و بوریس پودولسکی و نیتان روزن مقاله‌ی دیگری در فیزیکال ریویو منتشر کردند که نشان می‌داد ذراتی که در قوانین مکانیک کوانتومی قرار می‌گیرند، به یکدیگر می‌توانند مرتبط شوند؛ به‌طوری‌که رفتار ذره به‌طور مستقیم بر رفتار ذره‌ی دیگر تأثیر می‌گذارد.

اینشتین و پودولسکی و روزن گمان می‌کردند این موضوع ثابت کرد جزئی از ایده‌های آن‌ها درباره‌ی مکانیک کوانتوم اشتباه است؛ زیرا ایده‌ی یادشده به اطلاعات اجازه می‌داد با سرعت بیشتری از سرعت نور بین دو ذره حرکت کنند. درحال‌حاضر، فیزیک‌دانان می‌دانند درهم‌تنیدگی واقعیت دارد و دورنوردی کوانتومی بخشی تقریبا عادی از پژوهش‌های فیزیک است.

نحوه‌ی کارکرد دورنوردی کوانتومی

دو ذره‌ی نور به‌نام‌های A و B را درهم بیامیزید. سپس، ذره B را به دوستتان بدهید تا آن‌ را به اتاق دیگری ببرد. بعدازآن، فوتون‌ سومی به‌نام C را به ذره A بزنید. این کار باعث درهم‌تنیدگی A و C می‌شود و درهم‌تندیدگی بین A و B را از بین می‌برد. سپس، می‌توانید وضعیت ترکیبی A و C را اندازه‌گیری کنید که از وضعیت‌های اصلی A یا B یا C متفاوت است و نتایج ذرات ترکیب‌شده را به دوستانتان در اتاق بعدی بفرستید.

بدون دانستن وضعیت ذره‌ی B، دوست شما می‌تواند از این اطلاعات محدود برای دست‌کاری B به‌منظور تولید وضعیت ذره‌ی C در ابتدای فرایند استفاده کند. اگر او وضعیت B را اندازه گیرد، درواقع، وضعیت اصلی C را فهمیده است، بدون اینکه کسی چیزی دراین‌باره به او بگوید. درواقع، اطلاعات مربوط‌به ذره‌ی C از اتاقی به اتاق دیگر درنوردیده شده است. این روش سودمند است؛ زیرا می‌تواند به‌عنوان نوعی کد کشف‌ناشدنی برای ارسال پیام از نقطه‌ای به نقطه‌ای دیگر عمل کند.

درهم‌تنیدگی، تنها ویژگی ذرات تکی نیست. ذره‌های بزرگ‌تر نیز می‌توانند درهم تنیده شوند، اگرچه ایجاد درهم‌تنیدگی کامل و بی‌نقص بین آن‌ها سخت‌تر است.

سیاه‌چاله‌های درهم‌تنیده‌شده می‌توانند شما را منتقل کنند

بنابر گفته‌ی جفریس در سال ۱۹۳۵، فیزیک‌دانانی که مقالات یادشده را نوشتند، هیچ اطلاعی نداشتند که کرم‌چاله‌ها و درهم‌تنیدگی باهم در ارتباط هستند. بااین‌حال در سال ۲۰۱۳، دو فیزیک‌دان به‌نام‌های خوان مالداسنا و لئونارد ساسکیند مقاله‌ای در مجله‌ی Progress in Physics منتشر کردند که این دو ایده را به‌هم ربط می‌دهد. بنابر گفته‌ی این دو فیزیک‌دان، دو سیاه‌چاله‌ای که کاملا در هم‌تنیده شده‌اند، به‌عنوان کرم‌چاله‌ بین دونقطه‌ی قرارگیری‌شان در فضا عمل می‌کنند. آ‌ن‌ها این ایده را ER=EPR نامیدند؛ زیرا مقاله‌ی اینشتین‌روزن را به مقاله‌ی اینشتین‌پودولسکی‌روزن ارتباط می‌دهد.

جفریس گفت اگر بپرسید دو سیاه‌چاله‌ی کاملا درهم‌تنیده‌شده در جهان واقعا وجود دارد یا خیر، پاسخ قطعا خیر است. این به‌ آن معنی نیست که این وضعیت ازنظر فیزیکی غیرممکن است. درواقع، این سیاه‌چاله‌ها برای ایجاد در دنیای آشفته‌ی ما کاری بسیار دقیق و عظیم هستند. ایجاد دو سیاه‌چاله‌ی کاملا درهم‌تنیده‌شده مانند بردن بلیت بخت‌آزمایی است، با این تفاوت که میلیاردها بار از این اتفاق بعیدتر به‌نظر می‌رسد. همچنین، او گفت اگر این‌چنین سیاه‌چاله‌هایی وجود داشته باشند، زمانی‌که جسم سومی با یکی از آن‌ها تعامل کند، همبستگی بی‌نقصشان را از دست می‌دهند. پس‌ازآن، جفری ادامه داد اگر به‌طریقی یک جفت از این سیاه‌چاله‌ها وجود داشت، به‌نوعی امکان داشت روش گائو و وال به‌درستی کار کند.

رویکرد آن‌ها که ابتدا در دسامبر۲۰۱۷ در مجله‌ی High Energy Physics چاپ شد، بدین‌شکل است: یکی از دوستان خود را درون یکی از سیاه‌چاله‌های درهم‌تنیده‌شده بیندازید. سپس، تابش هاوکینگ ساطع‌شده از سیاه‌چاله را اندازه بگیرید که اطلاعاتی درباره‌ی وضعیت آن سیاه‌چاله دربر دارد. سپس، آن اطلاعات را به سیاه‌چاله دوم بیاورید و از آن برای دست‌کاری سیاه‌چاله‌ی دوم استفاده کنید. این کار می‌تواند به‌سادگی انداختن تعدادی از تابش‌های هاوکینگ از سیاه‌چاله‌ی اول به سیاه‌چاله‌ی دوم باشد. در تئوری، دوست شما دقیقا همان‌طورکه وارد سیاه‌چاله‌ی اول شد، از سیاه‌چاله‌ی دوم خارج خواهد شد.

از دیدگاه جفریس، دوست شما در کرم‌چاله فرومی‌رود و هنگامی‌که به تکینگی به‌اندازه‌ی گردن کرم‌چاله نزدیک شد، پالسی از انرژی منفی را تجربه می‌کند که می‌تواند او را به‌طرف دیگر سوق دهد.

جفریس گفت:

این روش به‌خصوص مفید نیست؛ چراکه همیشه کُندتر از حرکت فیزیکی فاصله بین دو سیاه‌چاله خواهد بود؛ اما این رویکرد نکته‌ای درباره‌ی جهان پیشنهاد می‌کند. از دیدگاه اطلاعاتی که از ذرات درهم‌تنیده عبور می‌کند، ممکن است چیزی شبیه به این رخ دهد. در مقیاس اشیای کوانتومی تکی، واقعا منطقی نیست که درباره‌ی خمیدگی فضا‌زمان برای ایجاد کرم‌چاله صحبت کنیم؛ اما شامل‌کردن چند ذره‌ی دیگر در ترکیبی برای دورنوردی کوانتومی اندکی پیچیده‌تر باعث می‌‌شود این مدل کرم‌چاله منطقی به‌نظر برسد. شواهد قوی در اینجا وجود دارد که این دو پدیده مرتبط هستند.

افزون‌براین، او گفت شدیدا پیشنهاد می‌شود که اطلاعات ازدست‌رفته به سیاه‌چاله ممکن است به جایی بروند که یک روز بتوان آن‌ را بازیابی کرد.

بنابر اعلام جفریس، اگر شما فردا به درون سیاه‌چاله سقوط کنید، امید برای نجات شما وجود دارد. تمدنی به‌اندازه‌ی کافی پیشرفته ممکن است بتواند در اطراف جهان زوم و همه‌ی تابش‌های هاوکینگ منتشرشده از سیاه‌چاله را جمع‌آوری کند. سپس، همان‌طورکه به‌آرامی در طول قرن‌ها تبخیر می‌شوند، تابش‌های جمع‌آوری‌شده را به سیاه‌چاله‌ی جدید تبدیل و با سیاه‌چاله‌ی اصلی در طول زمان درهم‌تنیده کند. به‌محض اینکه این سیاه‌چاله جدید ایجاد شد، ممکن است بتوان شما را بازگرداند.

جفریس گفت پژوهش‌های نظری درباره‌ی این روش حرکت بین سیاه‌چاله‌ها در‌حال‌انجام است؛ اما هدف بیشتر درک فیزیک بنیادی است تا انجام عملیات نجات از سیاه‌چاله. بنابراین، بهتر است جان خود را به‌خطر نیندازید.