Дыры кротовые: Черные дыры и кротовые норы — все самое интересное на ПостНауке |

Содержание

Возможно, астрономы уже обнаружили кротовые норы

Георгий Голованов16 ноября 2022, 17:57

Гипотетические червоточины, соединяющие отдаленные регионы пространства и времени Вселенной, могут выглядеть для сторонних наблюдателей как небольшие черные дыры. А небольших черных дыр обнаружено уже достаточно много. Если новая модель, предложенная командой болгарских физиков, окажется точной, у ученых появится метод распознавания этих гипотетических небесных тел. Есть даже первый кандидат на червоточину — черная дыра М87*, на которой этот метод будет проверен.

Если достаточно долго размышлять над общей теорией относительности, можно вообразить, что пространство-время Вселенной способно сформировать не только черные дыры — глубокие гравитационные ямы, из которых не может вырваться ничего, не исключая света, но и высокие пики, на которые невозможно взобраться. В отличие от черных дыр они отталкивают от себя все, что приближается. Другое название таких «пиков» — белые дыры.

Любопытная концепция белых дыр остается гипотезой, поскольку никто из земных астрономов не наблюдал их. Однако, как заметил в 1930-х годах коллега Эйнштейна Натан Розен, ничто не мешает предположить, что искривленное пространство-время черной дыры соединяется в своей самой глубокой точке с пиком белой дыры и формирует своего рода мост. По которому, если дать волю фантазии, можно быстро пересекать громадные космические пространства. Или пересылать информацию.

Для того чтобы понять, как могла бы выглядеть эта кротовая нора, физики из Университета Софии разработали упрощенную модель «устья» червоточины в виде намагниченного кольца жидкости, и сделали ряд предположений о том, как ведет себя вещество перед тем, как попадает внутрь дыры, рассказывает Science Alert.

Частицы, которые попадают под действие силы притяжения этого объекта, создают мощные электромагнитные поля, поведение которых подчиняется определенной закономерности. Происходящая при этом поляризация света, который излучает раскаленное вещество, сопровождается четкой сигнатурой. Благодаря ей астрономы смогли показать первые изображения горизонта событий черных дыр в 2019 и 2022 году.

Оказывается, вход в червоточину очень сложно отличить от поляризованного света, который излучает вращающийся диск хаоса, окружающий черную дыру. По этой логике, черная дыра М87* может оказаться червоточиной. Как и многие другие черные дыры.

Отличить одно небесное тело от другого крайне непросто, но все же возможно. Для этого понадобится удачно расположенная масса между нами и кротовой норой, которая будет рассеивать ее свет таким образом, чтобы, как линза, увеличить мелкие отличия. Или, если нам повезет с углом зрения, можно будет увидеть, как свет меняет сигнатуру, приближаясь ко входу в червоточину.

Дальнейшее моделирование позволит выявить и другие характеристики световых волн, которые могли бы лечь в основу более надежных методов поиска червоточин, без необходимости в идеальных углах зрения или удачно расположенных линзах.

Наилучшее место поиска червоточин предложили американские ученые в 2019 году. По их мнению, искать их нужно начинать с центра Млечного Пути. Там, где таится сверхмассивная черная дыра Стрелец А*, есть необходимые для существования червоточины экстремальные гравитационные условия.

Вот как физики создали «кротовую нору» в квантовом компьютере

https://inosmi.ru/20221203/fizika-258479878.html

Вот как физики создали «кротовую нору» в квантовом компьютере

Ученые Fermilab и Массачусетского технологического института создали «кротовую нору» Эйнштейна в квантовом компьютере. Она может позволить путешествовать между… | 03.12.2022, ИноСМИ

2022-12-03T15:07

2022-12-05T12:40

nature

наука

гравитация

физика

/html/head/meta[@name=’og:title’]/@content

/html/head/meta[@name=’og:description’]/@content

https://cdnn1.inosmi.ru/img/24849/74/248497419_0:100:1921:1180_1920x0_80_0_0_e2945b9d4de6c34899b05de7085a7e34. jpg

Давид Кастельвекки (Davide Castelvecchi)Необычный эксперимент по телепортации – это простая квантовая физика, но на его проведение ученых вдохновили туннели в экзотической «игрушечной вселенной».Физики воспользовались квантовым компьютером, чтобы осуществить квантовую телепортацию нового типа. Это возможность перемещения квантового состояния между удаленными друг от друга местами, как будто информация может перемещаться мгновенно. Телепортация – это зарекомендовавший себя прием в квантовой технологии, однако цель нового эксперимента заключалась в моделировании свойств прохода под названием «кротовая нора» в виртуальной вселенной.Участники эксперимента, описанного в номере журнала Nature от 30 ноября, называют его важным шагом к использованию обычной квантовой физики для исследования представлений об абстрактных вселенных, когда гравитация и квантовая механика гармонично сосуществуют. Квантовые компьютеры способны помочь с разработкой квантовой теории гравитации в этих «игрушечных» вселенных (разработка квантовой теории гравитации для нашей Вселенной – это один из самых важных вопросов в физике, на который пока нет ответа). «Это проверка представлений о квантовой гравитации в реальных лабораторных условиях на испытательном стенде», — говорит специалист по физике элементарных частиц и руководитель исследования Мария Спиропулу (Maria Spiropulu), работающая в Калифорнийском технологическом институте.Туннели в пространстве-времениФизики Альберт Эйнштейн и Натан Розен в 1935 году выдвинули теорию кротовых нор, или червоточин. Так они назвали проходы в пространственно-временном континууме, которые могут соединять центры черных дыр. Они рассчитали, что в принципе общая теория относительности Эйнштейна допускает существование таких кротовых нор. А это объясняет гравитацию как следствие искривления пространства-времени. (Вскоре физики поняли, что даже если кротовые норы существуют, они вряд ли позволят осуществлять межзвездные полеты, о которых пишут научные фантасты.).Поскольку ученые работали с экзотической игрушечной вселенной, они в ходе своего исследования не моделировали ничего такого, что напоминало бы кротовую нору, о которой говорили Эйнштейн и Розен, и которая могла бы существовать в нашей Вселенной. Но эксперимент с телепортацией можно считать аналогом червоточины в их виртуальной системе, ведь речь идет о том, что поданная с одной стороны «кротовой норы» квантовая информация появилась с другой стороны.»Удивительно не то, что послание добралось в некоей форме, а то, что оно добралось в правильной последовательности, — написали авторы в своей сопроводительной статье. – Это вполне понятно из гравитационного описания: послание прибывает в другую сторону в полном порядке, потому что оно перемещалось в кротовой норе».Экзотическая физикаНа проведение этого эксперимента ученых вдохновили более ранние исследования, в которых соединилась физика экзотических вселенных и их собственная версия гравитации с более стандартной, и тем не менее, виртуальной квантовой системой. Основная идея состоит в том, что из коллективных свойств простых квантовых частиц, живущих в своеобразном «теневом мире», возникают некие абстрактные варианты пространства-времени. Это похоже на то, как двухмерная голограмма создает иллюзию трехмерного изображения. Такое голографическое «поведение» определяет, как возникающее пространство-время искривляется само в себе, производя эффект гравитации.Физики пока не знают, как писать квантовые теории возникающих вселенных непосредственно. Но им известно, что такие явления должны находить отражение в физике вышеупомянутого теневого мира. Это значит, что такие гравитационные явления как черные дыры, до сих пор являющиеся загадкой для теоретической физики, а также кротовые норы не противоречат квантовой теории.Новый эксперимент был проведен по схеме, предложенной в 2017 году физиком из Гарвардского университета в Кембридже, штат Массачусетс, Дэниелом Джафферисом (Daniel Jafferis) и его коллегами. Главное внимание в этой работе было уделено простейшей модели голографического соответствия SYK (названа так по инициалам ее создателей). В такой игрушечной смоделированной вселенной у пространства не три измерения, а только одно.В своем новом исследовании Джафферис с коллегами смоделировал еще более упрощенную версию такой голограммы, используя квантовые биты (кубиты) процессора Sycamore компании Google. Они рассчитывали, что смоделированные ими квантовые частицы воспроизведут определенные характеристики гравитации в виртуальной вселенной. Но в своей работе они были ограничены возможностями современных квантовых компьютеров. «Нам надо было найти модель, которая как бы сохраняет свойства гравитации, и которую мы могли бы закодировать на квантовом процессоре с ограниченным количеством кубитов, — рассказала Мария Спиропулу. – Мы уменьшили ее до крошечной модели и проверили, чтобы она сохраняла гравитационную динамику».»До начала работы над проектом не было ясно, сможет ли продемонстрировать это явление система с таким незначительным числом кубитов», — добавил Джафферис.Некоторые ученые считают, что это направление исследований является многообещающим путем к разработке квантовой теории гравитации для нашей Вселенной. Другие же видят в нем тупик. Проверенная в лаборатории Google теория «имеет лишь очень косвенное отношение к любым возможным теориям квантовой гравитации в нашей Вселенной», — говорит математик из Массачусетского технологического института в Кембридже Питер Шор (Peter Shor).

/20220731/kosmos-255273012.html

ИноСМИ

[email protected]

+7 495 645 66 01

ФГУП МИА «Россия сегодня»

2022

ИноСМИ

[email protected]

+7 495 645 66 01

ФГУП МИА «Россия сегодня»

Новости

ru-RU

https://inosmi.ru/docs/about/copyright.html

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/

ИноСМИ

[email protected]

+7 495 645 66 01

ФГУП МИА «Россия сегодня»

1920

1080

true

1920

1440

true

https://cdnn1.inosmi.ru/img/24849/74/248497419_106:0:1813:1280_1920x0_80_0_0_2fa12a4d00082d1cfee912d1d534e5fb.jpg

1920

true

ИноСМИ

[email protected]

+7 495 645 66 01

ФГУП МИА «Россия сегодня»

ИноСМИ

[email protected]

+7 495 645 66 01

ФГУП МИА «Россия сегодня»

nature, наука, гравитация, физика

Исследователи предполагают, что червоточины могут выглядеть почти так же, как черные дыры

Поляризация в вертикальном магнитном поле для червоточин с разным параметром красного смещения α. Каждый цвет представляет наблюдаемую поляризацию орбит, расположенных при r=6M (внешнее кольцо) и r=4,5M (внутреннее кольцо) для конкретного решения червоточины с α∈[0,3]. Поляризация черной дыры Шварцшильда показана черной пунктирной линией в качестве ориентира. Угол наклона θ=20°. Кредит: Физический обзор D (2022). DOI: 10.1103/PhysRevD.106.104024

Группа исследователей из Софийского университета нашла доказательства того, что причина того, что червоточины никогда не наблюдались, заключается в том, что они кажутся почти идентичными черным дырам.

В своей статье, опубликованной в журнале Physical Review D, , Петя Недкова, Галин Гюльчев, Стойчо Язаджиев и Валентин Делийский описывают изучение теоретической линейной поляризации от аккреционного диска, который должен располагаться вокруг класса статических проходимых червоточин, и сравнивают выводы к изображениям черных дыр.

В течение многих лет ученые и писатели-фантасты рассматривали теоретическую возможность существования червоточины. Теория предполагает, что такой объект должен иметь форму своего рода туннеля, соединяющего две разные части Вселенной. Движение по туннелю позволило бы путешествовать в дальние пункты назначения способами, недоступными для космических кораблей, неспособных двигаться со скоростью, превышающей скорость света, — путем сокращения пути.

К сожалению, никто никогда не наблюдал червоточин или даже физических доказательств их существования. Тем не менее, поскольку теория их существования настолько сильна, астрофизики предполагают, что они действительно существуют. Проблема в том, что нам либо не хватает технологий, чтобы их увидеть, либо мы не искали их должным образом.

В этой новой работе исследователи из Болгарии предполагают, что проблема заключается в последнем. С помощью теории они нашли доказательства, которые предполагают, что они могут сидеть там, в ночном небе, у всех на виду, и что причина, по которой мы их не видим, заключается в том, что мы ошибочно принимаем их за черные дыры.

Работа включала изучение теорий червоточин, а затем применение результатов для создания симуляций с акцентом на полярность света, который будет излучаться таким объектом, а также с учетом характеристик предполагаемого диска, окружающего его. рот. Затем они создали как прямые, так и косвенные изображения, чтобы показать, как будет выглядеть червоточина, и сравнили их с черными дырами; они обнаружили, что они удивительно похожи.

Исследователи отметили, что должно быть возможно отличить червоточины от черных дыр, отмечая тонкие различия между ними, такие как шаблоны поляризации и интенсивность, а также их радиусы.

Дополнительная информация:
Валентин Делийский и др., Поляризованное изображение экваториального излучения в безгоризонтном пространстве-времени: проходимые червоточины, Physical Review D (2022). DOI: 10.1103/PhysRevD.106.104024

Цитата :
Исследователи предполагают, что червоточины могут выглядеть почти так же, как черные дыры (2022, 24 ноября)
получено 5 января 2023 г.
с https://phys.org/news/2022-11-wormholes-identical-black-holes.html

Этот документ защищен авторским правом. Помимо любой добросовестной сделки с целью частного изучения или исследования, никакие
часть может быть воспроизведена без письменного разрешения. Контент предоставляется только в ознакомительных целях.

Нет, настоящую червоточину физики не делали. То, что они сделали, было довольно круто

Увеличить / Художественная иллюстрация квантового эксперимента, изучающего физику проходимых червоточин.

инкнет/А. Мюллер (Калифорнийский технологический институт)

Червоточины — это классический троп научной фантастики в популярных СМИ, хотя бы потому, что они представляют собой удобный футуристический сюжетный ход, позволяющий избежать проблемы нарушения теории относительности при перемещении со скоростью, превышающей скорость света. На самом деле они чисто теоретические. В отличие от черных дыр, которые также когда-то считались чисто теоретическими, до сих пор не было найдено никаких доказательств существования настоящей червоточины, хотя они завораживают с точки зрения абстрактной теоретической физики. Вас можно простить за то, что вы подумали, что статус неоткрытого изменился, если бы вы только читали заголовки на этой неделе, сообщающие, что физики использовали квантовый компьютер для создания червоточины, сообщая о новой статье, опубликованной в Nature.

Сразу оговоримся: это не настоящая проходимая червоточина, т. е. мост между двумя областями пространства-времени, соединяющий устье одной черной дыры с другой, через который может пройти физический объект — в любом реальном , физический смысл. «Есть разница между тем, что возможно в принципе, и тем, что возможно на самом деле», — сказал соавтор Джозеф Ликкен из Fermilab на брифинге для СМИ на этой неделе. «Так что не задерживайте дыхание, отправляя свою собаку через червоточину». Но это по-прежнему довольно умный и изящный эксперимент сам по себе, который обеспечивает соблазнительное доказательство принципа тех экспериментов в квантовой физике, которые могут стать возможными по мере дальнейшего совершенствования квантовых компьютеров.

«Это не настоящая вещь, она даже не близка к реальности, это даже не симуляция чего-то не близкого к реальности», — написал в своем блоге физик Мэтт Страсслер. «Может ли этот метод когда-нибудь привести к моделированию настоящей червоточины? Может быть, в далеком будущем. Может ли он привести к созданию настоящей червоточины? Никогда. Не поймите меня неправильно. прессе? Дико, эффектно преувеличено».

Так что же это за штука, «созданная» на квантовом компьютере, если это не настоящая червоточина? Аналог? Игрушечная модель? Соавтор Мария Спиропулу из Калифорнийского технологического института во время брифинга назвала это новым «протоколом телепортации через червоточину». Можно было бы назвать это симуляцией, но, как писал Штрасслер, это тоже не совсем правильно. Физики смоделировали червоточины на классических компьютерах, но в этих симуляциях не создается никакой физической системы. Вот почему авторы предпочитают термин «квантовый эксперимент», потому что они смогли использовать квантовый компьютер Google Sycamore для создания сильно запутанной квантовой системы и проведения прямых измерений определенных ключевых свойств. Эти свойства согласуются с теоретическими описаниями динамики проходимой червоточины, но только в специальной упрощенной теоретической модели пространства-времени.

Ликкен описал его The New York Times как «самую маленькую и самую жалкую червоточину, которую вы можете себе представить». Даже тогда, возможно, «набор атомов с определенными свойствами червоточины» мог бы быть более точным. Что делает этот прорыв таким интригующим и потенциально значимым, так это то, что эксперимент опирается на некоторые из самых влиятельных и захватывающих последних работ в области теоретической физики. Но чтобы точно понять, что было сделано и почему это важно, нам нужно совершить довольно извилистое путешествие по некоторым довольно пьянящим абстрактным идеям, охватывающим почти столетие.

Увеличить / Схема так называемого соответствия AdS/CFT (также известного как голографический принцип) в теоретической физике.

APS/Alan Stonebraker

Давайте начнем с того, что широко известно как голографический принцип. Как я уже писал ранее, почти 30 лет назад физики-теоретики представили умопомрачительную теорию, утверждающую, что наша трехмерная Вселенная на самом деле является голограммой. Голографический принцип зародился как предложенное решение информационного парадокса черной дыры в 19 веке.90-е. Черные дыры, как описывается общей теорией относительности, являются простыми объектами. Все, что вам нужно для их математического описания, — это их масса и вращение, а также их электрический заряд. Таким образом, если вы бросите что-то в черную дыру, не произойдет никаких заметных изменений — ничего, что могло бы дать ключ к пониманию того, что это был за объект. Эта информация теряется.

Но когда в дело вступает квантовая гравитация, возникают проблемы, потому что правила квантовой механики гласят, что информацию невозможно уничтожить. А в квантовой механике черные дыры являются невероятно сложными объектами и, следовательно, должны содержать огромное количество информации. Джейкоб Бекенштейн реализовал в 1974, что черные дыры также обладают энтропией. Стивен Хокинг пытался доказать его неправоту, но вместо этого доказал его правоту, заключив, что черные дыры, следовательно, должны производить какое-то тепловое излучение.

Значит, у черных дыр тоже должна быть энтропия, и Хокинг был первым, кто вычислил эту энтропию. Он также ввел понятие «излучение Хокинга»: черная дыра будет излучать крошечную долю энергии, уменьшая свою массу на соответствующую величину. Со временем черная дыра испарится. Чем меньше черная дыра, тем быстрее она исчезает. Но что тогда происходит с содержащейся в нем информацией? Действительно ли он разрушен, нарушив тем самым квантовую механику, или каким-то образом сохраняется в излучении Хокинга?

В соответствии с голографическим принципом информация о внутренней части черной дыры может быть закодирована на ее двумерной поверхности («граница»), а не в ее трехмерном объеме («объем»). Леонард Сасскинд и Джерард ‘т Хофт распространили это понятие на всю вселенную, сравнив ее с голограммой: наша трехмерная вселенная во всем своем великолепии возникает из двумерного «исходного кода».

Затем Хуан Малдасена обнаружил решающую двойственность, технически известную как соответствие AdS/CFT, которая представляет собой математический словарь, позволяющий физикам переключаться между языками двух теоретических миров (общей теории относительности и квантовой механики). Дуальность в физике относится к моделям, которые кажутся разными, но можно показать, что они описывают эквивалентную физику. Это немного похоже на то, как лед, вода и пар являются тремя разными фазами одного и того же химического вещества, за исключением того, что двойственность рассматривает одно и то же явление двумя разными способами, которые обратно пропорциональны. В случае AdS/CFT двойственность возникает между моделью пространства-времени, известной как пространство анти-де Ситтера (AdS), которая имеет постоянную отрицательную кривизну, в отличие от нашей собственной вселенной де Ситтера, и квантовой системой, называемой конформной теорией поля (CFT). ), в котором отсутствует гравитация, но есть квантовая запутанность.