یک تحلیل ریاضی جدید توسط سه فیزیکدان ریکن (RIKEN) نشان می‌دهد که یک ویژگی عجیب به نام جادوی کوانتومی می‌تواند کلیدی برای توضیح چگونگی ظهور فضا و زمان باشد. این پژوهش فوق‌العاده در مجله Physical Review D منتشر شده است. با دیپ لوک همراه باشید…
تصور چیزی بنیادی‌تر از ساختار فضازمان، دشوار است، اما فیزیکدانان نظری این فرض را زیر سؤال برده‌اند. کاناتو گوتو (Kanato Goto) از بخش علوم ریاضی و نظری بین رشته‌ای ریکن (iTHEMS) می‌گوید:
مدت‌هاست که فیزیکدانان مجذوب این ایده شده‌اندکه فضا و زمان بنیادی نبوده، بلکه از چیزی عمیق‌تر ناشی می‌شود.
این تصور در دهه ۱۹۹۰ و زمانی تقویت شد که فیزیکدان نظری خوان مالداسنا (Juan Maldacena) نظریه گرانشی حاکم بر فضازمان را به نظریه‌ای مربوط به ذرات کوانتومی ربط داد. به طور خاص، او فضایی فرضی را تصور کرد که می‌توان آن را محصور در چیزی شبیه یک کنسرو سوپ بی‌نهایت یا «توده» (bulk) تصور کرد. این توده، اجسامی مانند سیاهچالهها که گرانش روی آنها اثر می‌گذارد را در خود نگه می‌دارد. مالداسنا همچنین ذراتی را در حال حرکت روی سطح کنسرو تصور کرد که تحت کنترل مکانیک کوانتومی بودند. او متوجه شد که یک نظریه کوانتومی که برای توصیف ذرات روی مرز استفاده می‌شود، از نظر ریاضی معادل یک نظریه گرانشی است که سیاهچالهها و فضازمان را در داخل توده توصیف می‌کند.گوتو می‌گوید:
این رابطه نشان می‌دهد که خود فضازمان اساساً وجود ندارد، بلکه از نوعی ماهیت کوانتومی سرچشمه می‌گیرد. فیزیکدانان در تلاش برای درک این ویژگی کوانتومی هستند که کلید حل معماست.
تصور اولیه این بود که درهم تنیدگی کوانتومی (که ذرات را بدون توجه به اینکه چقدر از هم دورند، به هم پیوند می‌دهد) مهمترین عامل است: هرچه ذرات درهم تنیده در مرز بیشتر باشند، فضازمان درون توده نرم‌تر و هموارتر می‌شود. گوتو می‌گوید:
اما صرفاً در نظر گرفتن درجه درهم‌تنیدگی روی مرز نمی‌تواند تمام ویژگی‌های سیاهچالهها را توضیح دهد، به عنوان مثال اینکه فضای داخلی آنها چگونه می‌تواند رشد کند.
بنابراین همکاران تومو، توموکی نوزاکا (Tomoki Nosaka) و ماساهیرو نوزاکی (Masahiro Nozaki) به دنبال کمیت کوانتومی دیگری بودند که قابل اعمال در سیستم مرزی بوده و بتواند برای توصیف کامل‌تر سیاهچالهها در توده استفاده شود. آنها به طور خاص خاطرنشان کردند که سیاهچاله ها دارای ویژگی آشوبناکی هستند که باید توضیح داده شود.گوتو می‌گوید:
وقتی چیزی را به داخل سیاهچاله پرتاب می‌کنید، اطلاعات مربوط به آن به هم ریخته و قابل بازیابی نیست. این به‌هم‌ریختگی، مظهر هرج و مرج است.
این تیم با «جادو» (magic) مواجه شد که معیاری ریاضی از دشواری شبیه‌سازی یک حالت کوانتومی با استفاده از یک کامپیوتر معمولی کلاسیک (غیر کوانتومی) است. محاسبات آنها نشان داد که در یک سیستم آشوبناک، تقریباً هر حالت به حالتی تبدیل می شود که «دارای حداکثر ویژگی جادو» باشد؛ یعنی سخت‌ترین حالت برای شبیه‌سازی.
این پژوهش، اولین ارتباط مستقیم بین خاصیت جادوی کوانتومی و طبیعت آشوبناک سیاهچالهها را ارائه کرده است. گوتو می‌گوید:
این یافته نشان می‌دهد که جادو کوانتومی به شدت در پیدایش فضازمان نقش دارد.
گفتگو۳ دیدگاه
عالی و جذاب. ممنون
چه تلاقی جالبی از سیاهچاله و آشوب
جادو ((( به معنای غیر کلاسیک))) تنخا تخیل و غیر تجسم و غیر قابل سنجش و شهود نیست… صرفا دانشی ست ک هنوز کشف و تفسیر نشده.