ปัญหาที่ดื้อรั้นที่สุดประการหนึ่งในวิชาฟิสิกส์ในปัจจุบันคือความจริงที่ว่าสองทฤษฎีที่ดีที่สุดของเราในการอธิบายจักรวาล -ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปและกลศาสตร์ควอนตัม - ทำงานได้ดีอย่างสมบูรณ์แบบด้วยตัวมันเอง แต่ทันทีที่คุณพยายามรวมเข้าด้วยกัน คณิตศาสตร์กลับไม่ได้ผล
แต่นักฟิสิกส์เชิงทฤษฎีของมหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ดเพิ่งคิดขึ้นมาได้สมการใหม่ซึ่งบ่งชี้ว่ากุญแจสำคัญในการเชื่อมต่อทั้งสองอย่างสามารถพบได้ในอุโมงค์กาลอวกาศที่แปลกประหลาดที่เรียกว่ารูหนอน
สมการนี้ง่ายมาก: ER = EPR
มันไม่ได้ประกอบด้วยค่าตัวเลข แต่เป็นตัวแทนชื่อของผู้เล่นหลักบางคนในฟิสิกส์เชิงทฤษฎีแทน
ทางด้านซ้ายของสมการ ER ย่อมาจาก Einstein และ Nathan Rosenและอ้างถึงรายงานปี 1935พวกเขาเขียนร่วมกันเพื่อบรรยายถึงรูหนอน ซึ่งในทางเทคนิคเรียกว่าสะพานไอน์สไตน์-โรเซน
ทางด้านขวาของสมการ EPR ย่อมาจาก Einstein, Rosen และ Boris Podolskyผู้ร่วมเขียนบทความอีกฉบับในปีนั้นอธิบายควอนตัมสิ่งกีดขวาง-
ย้อนกลับไปในปี 2013นักฟิสิกส์ Leonard Susskind จากมหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ด และ Juan Maldacena จากสถาบันการศึกษาขั้นสูงที่ Princeton แนะนำว่าเอกสารทั้งสองนี้สามารถอธิบายสิ่งเดียวกันได้ค่อนข้างมาก ซึ่งเป็นสิ่งที่ไม่มีใครในสาขานี้เคยพิจารณามาก่อน แม้แต่ Einstein เองก็ด้วย
ตอนนี้ Susskind อยู่กลับไปหารือถึงผลกระทบหากเขาพูดถูกจริงๆ
แต่ก่อนอื่น เรามาดูแต่ละส่วนของสมการกันก่อน
นัยแรกโดยทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของไอน์สไตน์รูหนอนก็เปรียบเสมือนอุโมงค์ระหว่างสองสถานที่ในจักรวาล
ตามทฤษฎีแล้ว ถ้าคุณตกลงไปด้านใดด้านหนึ่งของรูหนอน คุณจะปรากฏตัวที่อีกด้านหนึ่งแทบจะในทันที แม้ว่ามันจะเกิดขึ้นที่ด้านตรงข้ามของจักรวาลก็ตาม
แต่วออร์มโฮลไม่ได้เป็นเพียงประตูสู่สถานที่อื่นในจักรวาลเท่านั้นมันเป็นพอร์ทัลระหว่างสองคนครั้งในจักรวาลเหมือนที่คาร์ล เซแกนเคยกล่าวไว้“คุณอาจไปโผล่ที่อื่นในอวกาศก็ได้เมื่อไหร่-อื่นทัน"
สิ่งกีดขวางควอนตัมในทางกลับกัน อธิบายวิธีที่อนุภาคทั้งสองสามารถโต้ตอบกันในลักษณะที่พวกมันเชื่อมโยงกันอย่างไม่มีวันสิ้นสุด และโดยพื้นฐานแล้ว 'แบ่งปัน' การดำรงอยู่
ซึ่งหมายความว่าอะไรก็ตามที่เกิดขึ้นกับอนุภาคหนึ่งจะส่งผลต่ออีกอนุภาคหนึ่งโดยตรงและในทันที แม้ว่าจะอยู่ห่างออกไปหลายปีแสงก็ตาม
เอาล่ะ ตอนนี้เรามารวมทั้งสองเข้าด้วยกัน
ในรายงานฉบับใหม่ของเขาSusskind เสนอสถานการณ์ที่สมมุติว่าอลิซและบ็อบต่างเก็บอนุภาคที่พันกันเป็นกลุ่ม - อลิซรับสมาชิกหนึ่งตัวจากแต่ละคู่ และบ็อบรับอีกตัวหนึ่ง และพวกมันก็บินไปในทิศทางตรงกันข้ามกับจักรวาลด้วยเครื่องบินไอพ่นความเร็วเหนือเสียงสมมุติ
เมื่ออยู่ในตำแหน่งที่แยกจากกัน อลิซและบ็อบทุบอนุภาคด้วยพลังอันยิ่งใหญ่ ทั้งสองจึงสร้างอนุภาคที่แยกออกจากกันหลุมดำ-
Susskind กล่าวว่าผลลัพธ์ที่ได้คือหลุมดำสองหลุมที่พันกันพันกันที่ด้านตรงข้ามของจักรวาล ซึ่งเชื่อมโยงกันตรงกลางด้วยรูหนอนขนาดยักษ์
"ถ้า ER = EPR ถูกต้อง รูหนอนจะเชื่อมโยงหลุมดำเหล่านั้นเข้าด้วยกัน ดังนั้นการพัวพันจึงสามารถอธิบายได้โดยใช้เรขาคณิตของรูหนอน"ทอม ซิกฟรีด พูดว่าข่าววิทยาศาสตร์
"ที่น่าทึ่งยิ่งกว่านั้นคือ... มีความเป็นไปได้ที่อนุภาคมูลฐานอะตอมสองอนุภาคที่พันกันพันกันเพียงลำพังจะเชื่อมต่อกันด้วยรูหนอนควอนตัม"ซิกฟรีดกล่าวเสริม
"เนื่องจากรูหนอนเป็นการบิดเบือนเรขาคณิตของกาลอวกาศ - อธิบายโดยสมการความโน้มถ่วงของไอน์สไตน์ - โดยระบุพวกมันด้วยสิ่งกีดขวางควอนตัมจะสร้างความเชื่อมโยงระหว่างแรงโน้มถ่วงกับกลศาสตร์ควอนตัม"
Susskind ใช่มั้ย? ยังไม่สามารถพูดได้ เพราะในขณะที่เขาตีพิมพ์บทความของเขาบนเว็บก่อนกดเว็บไซต์ arXiv.orgเพื่อนร่วมงานของเขาจะพิจารณาอย่างเปิดเผย แต่ก็ยังต้องผ่านกระบวนการตรวจสอบโดยผู้ทรงคุณวุฒิอย่างเป็นทางการ
แต่อย่างซิกฟรีดรายงานSusskind ไม่ใช่คนเดียวที่ไปตามเส้นทางนี้เมื่อต้นปีที่ผ่านมาทีมนักฟิสิกส์ของคาลเทคเกิดสมมติฐานที่คล้ายกันขึ้นมาพยายามแสดงวิธีการการเปลี่ยนแปลงในสถานะควอนตัมสามารถเชื่อมโยงกับเส้นโค้งในเรขาคณิตกาลอวกาศได้
ในบล็อกโพสต์ที่อธิบายสมมติฐานฌอน เอ็ม. แคร์โรลล์ หนึ่งในทีมกล่าวว่าความสัมพันธ์ที่เป็นธรรมชาติที่สุดระหว่างพลังงานและความโค้งของกาลอวกาศในสถานการณ์นี้ได้จากสมการของไอน์สไตน์สำหรับทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป
"คำกล่าวอ้างในรูปแบบที่ฟังดูน่าทึ่งที่สุดก็คือแรงโน้มถ่วง (ความโค้งของกาลอวกาศที่เกิดจากพลังงาน/โมเมนตัม) นั้นหาได้ไม่ยากในกลศาสตร์ควอนตัม มันเป็นไปโดยอัตโนมัติ! หรืออย่างน้อยก็เป็นสิ่งที่เป็นธรรมชาติที่สุดที่คาดหวัง"เขาพูด
เราจะต้องรอดูว่า ER = EPR หรือสิ่งที่เกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดเกิดขึ้นหรือไม่ แต่แน่นอนว่ามันเป็นอาหารสำหรับความคิด และ Susskind สำหรับคนที่คิดว่าเขากำลังทำบางอย่างอยู่ที่นี่
"สำหรับฉัน ดูเหมือนชัดเจนว่าหาก ER = EPR เป็นจริง มันเป็นเรื่องใหญ่มากและจะต้องส่งผลต่อรากฐานและการตีความกลศาสตร์ควอนตัม"เขาเขียนโดยเสริมว่าหากเขาพูดถูก "กลศาสตร์ควอนตัมและแรงโน้มถ่วงมีความสัมพันธ์กันอย่างใกล้ชิดมากกว่าที่เรา (หรืออย่างน้อยฉันก็เคยจินตนาการไว้"
