Kvantová provázanost by mohla tvořit červí díry

12.12. 11:45 | Autor: Radek John

Červí díra je hypotetická zkratka v prostoru dalším rozměrem.

Jev, původně předpovězený jako argument proti dosud platnému popisu mikrosvěta, by mohl způsobovat gravitaci. Možná časem pomůže ke sjednocení dvou základních a neslučitelných fyzikálních teorií.

Kvantová provázanost, překřtěná kdysi Albertem Einsteinem na "strašidelné působení na dálku" nepřestává vědce zajímat. Einstein ji společně s Borisem Podolským a Nathanem Rosenem poprvé navrhli v roce 1935 jako argument proti platnosti kvantově mechanického popisu světa. Od té doby výzkumníci zjistili, že nejde o matematickou kuriozitu nýbrž o skutečný fyzikální úkaz. Když dvě částice, třeba elektrony, vzniknou nebo spolu interagují tak, že stav jedné musí být popsán jen ve vztahu k druhé, zůstanou propojeny, ať je další osud zavane kamkoliv.

Mohou to být i opačné strany galaxie. Když změříte jednu kvantovou veličinu první částice, určíte tak hodnotu stejné veličiny u druhé. Změní se okamžitě. Informace o změně stavu musí cestovat rychleji než světlo, což je v obecné teorii relativity nejvyšší přípustná rychlost ve vesmíru. S tím si však provázané částice hlavu nedělají. Fyzik Julian Sonner z Massachusettského technického institutu navrhuje v časopise Physical Review Letters, že by za kvantovou provázaností mohly stát červí díry.

Kvantovou provázanost vymyslela trojice slavných fyziků původně jako argument proti platnosti kvantové mechaniky. Dnes se s ní ale běžně experimentuje.

Záhadné propojení

Historie konceptu červích děr sahá, stejně jako historie kvantové provázanosti, do ve vědě neobvykle plodného počátku minulého století. Podle obecné teorie relativity je gravitace geometrická vlastnost prostoru. Hmota zakřivuje vesmír. Červí díra je hypotetický tunel mezi dvěma body v dalším rozměru takového zakřiveného prostoru. Jako když se červ, místo aby se plazil z jednoho bodu na dvourozměrném povrchu jablka do druhého, prokouše vnitřním třetím rozměrem skrz.

Fyzikové Juan Maldacena a Leonard Susskind nedávno spočítali, že by červí díry mohly vznikat mezi jiným typem navzájem provázaných exotických objektů - černých děr. Mezi dvěma černými děrami, propojenými podobně jako dvojice částic z úvodního příkladu, by podle nich mohl vznikat gravitační tunel, který je propojuje skrz celý vesmír.

Podle Sommera vznikají červí díry i mezi dvojicemi kvantově provázaných kvarků. Kvarky jsou částice, z nichž se skládají třeba protony nebo neutrony. Výzkum kvantové provázanosti by tak možná mohl ukázat cestu k sjednocení dosud nesjednotitelného - kvantové mechaniky a obecné relativity.

Kvarky uvnitř protonu.

Provázaný časoprostor

Obě dvě zmíněné fyzikální teorie jsou už staré téměř celé století. Obě jsou ověřené a prokázaly svou užitečnost. Kvantová mechanika dokáže vysvětlit chování elementárních částic v mikrosvětě. Teorie relativity se zase hodí k popisu světa velkých měřítek. Dosud se je však nepovedlo navzájem propojit. Kvantové provázanost je z pohledu obecné relativity nemožná. Pokud by ale gravitace, kterou se obecná teorie relativity zabývá, vznikala jako důsledek kvantové provázanosti, existovala by šance, jak obojí sjednotit.

Podle Sonnera se může provázanost stát základním stavebním kamenem geometrie, která by mohla dát vznik časoprostoru, a tedy i gravitaci. Zbývá ovšem ještě vyřešit spoustu otázek, například co se stane, když provázanost přestane existovat.

Foto: Profimedia

Autor: Radek John