מבוא
באוגוסט 2013, עשרות פיזיקאים תיאורטיים בעלי שם התכנסו בסנטה ברברה, קליפורניה, כדי לדון במשבר. ההבנה הקלושה שלהם לגבי חורים שחורים התפרקה. במבט מרחוק, כאילו דרך טלסקופ, חור שחור צריך להתנהג כמו כוכב לכת, כוכב או כל קונגלומרט אחר של חלקיקים יסודיים. אבל אם הפיזיקאים האמינו בעבודתו של אלברט איינשטיין, כמו שרובם האמינו, אז התוצאות הבלתי אפשריות נוצרו כאשר בחנו את החור השחור מנקודת מבטו של מישהו שנמצא ממש בתוך גבולותיו.
ניסוי מחשבתי בשנה הקודמת חידד את התנגשות זו של פרספקטיבות, וסיים בפתאומיות שביתת נשק של שני עשורים בין אלה שהאמינו שההשקפה החיצונית היא הבסיסית לבין אלה שהתמקדו במבט מבפנים. לפתע, כל מיני אמונות פיזיות קדושות עמדו לדיון. אלה שמאחורי הניסוי המחשבתי הציעו, נואשות, שפנימיות של חור שחור אולי פשוט לא קיימות - שהחלל-זמן הסתיים בקצה החור השחור ב חומת אש מילולית.
כהרחבה של החשיבה הזו, אחד מהמשתתפים בכנס אפילו הציע, בעיקר בצחוק, שהפרדוקס מרמז שחוקי הפיזיקה הידועים עלולים פשוט להתקלקל בכל מקום כל הזמן, תצפית שזכתה לצחוק ראוי למרתף הקומדיה. . אחד המשתתפים הזוטרים יותר, דניאל הארלו, לקח את המיקרופון והגיב ב-"Dude" יחיד ומדהים, לפני שהוביל את השיחה חזרה לקרקע פחות כפירה.
"היה רק סערה" של סיעור מוחות, אמר פטריק היידן, מדען מחשבים שהפך לפיזיקאי באוניברסיטת סטנפורד. "הנכונות של אנשים לצאת עם רעיונות מטורפים הייתה מזעזעת".
לאחר עשור נוסף של ויכוחים וחישובים, הארלו, כיום פיזיקאי בכיר במכון הטכנולוגי של מסצ'וסטס, מאמין שהוא וצוות של תיאורטיקנים מתפתחים מצאו סוף סוף את הדרך, או לפחות את הדרך, לריבוע את החוץ. ונוף פנים. בכך הם ביססו משהו של דטנציה בין העולמות הלוחמים של תורת היחסות ותורת הקוונטים. הרזולוציה שלהם, השוזרת יחד רעיונות רחוקים מתורת המידע הקוונטי ו חישובי פריצת דרך מ-2019, הוא ניסיון מעורר כאב ראש וניסיון קשה לקבל את החוץ ולשמור גם על חלק גדול מהפנים.
"הם הצליחו להראות שלפחות באופן עקרוני, ניתן לפתור את המתח הזה", אמר טום הרטמן, פיזיקאי באוניברסיטת קורנל שמצא מאפיין דגל של התיאוריה שלהם במודל אחר של כוח הכבידה.
מבוא
בעוד שההליך שלהם עובד כרגע רק עם קריקטורה חשופה של חור שחור, הוא לוכד רבים מהמאפיינים המיוחדים של הכוכבים שהתמוטטו. אם זה מתקיים לגבי חורים שחורים אמיתיים, זה יענה סופית על כפפה של שאלות קלאסיות של חורים שחורים, ממה שאסטרונאוטית תחווה כשהיא נפלה לתוך חור שחור ועד לגורל האולטימטיבי של המידע הכלול בסידור המולקולות שלה.
"זה מייצג במידה מסוימת את סופה של מהפכה, ולא התחלה", אמר ג'וף פנינגטון, פיזיקאי באוניברסיטת קליפורניה, ברקלי ותורם לעבודה החדשה.
"זה מאוד מרגש. זה יכול להיות שגוי, אבל אני חושב שזו המהות הנכונה", אמר אוליבר דה-וולף, פיזיקאי מאוניברסיטת קולורדו, בולדר ואחד מקומץ חוקרים שבנו על הצעת הארלו והחברה בשנה האחרונה.
הקבוצה שואפת להציל את פנים החור השחור מהקרבה מוחלטת על ידי גרימת פצע בשר: בתפנית אירונית, הארלו והחברה מציעים שחוקי הפיזיקה המוכרים אכן מתפרקים בתוך חור שחור - ואולי בכל מקום כל הזמן. אבל הם עושים זאת בדרך לא ידועה עד כה, עדינה מכדי שמישהו יבחין בכך. בשורש יש אילוץ שלא מחומר או חומר של מרחב-זמן. במקום זאת, זה נובע מוויכוחים הנוגעים למורכבות - האפשרויות הבלתי נגמרות בעצם הכלולות בכמויות אדירות של מידע קוונטי.
מקרינת הוקינג ועד חומות אש
מפגש אחד בסדנת סנטה ברברה הובל על ידי האדריכל הראשי של מהפכת החורים השחורים. ניגש ממשרדו בקיימברידג' על מסך מקרן רחב ידיים, גדול מהחיים סטיבן הוקינג הגן על הרעיון שהמרחב והזמן שורדים בתוך פנים החור השחור. "לפני זמן מה כתבתי מאמר שהתחיל מחלוקת שנמשכה עד היום", הוא פתח.
המחלוקת הזאת מתמקדת בדרך שבה נראה כי חורים שחורים הם שלבים לפעולת ההיעלמות הגדולה ביותר ביקום.
בשנת 1974, הוקינג מחושב שסביב אופק האירועים - כדור האל-חזור המקיף חור שחור - תנודות קוונטיות יוצרות זוגות של חלקיקים. אחד מבני הזוג נופל לתוך החור השחור בעוד השני בורח. עם הזמן, השותפים נערמים הן בתוך החור השחור והן מחוצה לו, שם הם טסים בענן מתרחב של "קרינת הוקינג".
הצרות התחילו בעובדה שלפי תנאי מכניקת הקוונטים, כל צמד מקושר על ידי הסתבכות, כלומר שני החלקיקים נושאים יחד יחידת מידע אחת. כל אחד מבני הזוג הוא כמו פנים של מטבע, שעשוי לשמש כדי לענות על שאלה של כן או לא. הקיבולת הבודדת של כן או לא נקראת "ביט", או "קיוביט" אם האובייקט יכול להתקיים בשילוב קוונטי הנקרא סופרפוזיציה. אבל בניגוד לשני הפנים של מטבע, חלקיקים מסתבכים יכולים להיפרד. ובכל זאת, אם מדידה אחת מוצאת שותף חיצוני שקורא "ראשים", מדידה אחרת תהיה בטוחה למצוא את השותף הפנימי שקורא "זנבות".
נראה שזה מתנגש עם תוצאה שנייה של החישוב של הוקינג. כאשר החור השחור מקרין חלקיקים, הוא בסופו של דבר מתאדה לחלוטין. לאחר עידנים שלא סופרו, נותר רק ענן הקרינה. אבל מכיוון שכל שותף חיצוני חולק חלק אחד עם השותף הפנימי שלו, קרינת הוקינג לבדה אינה הגיונית כמו קופת חזירים מלאה במטבעות חד-צדדיים. קוביות המידע בתוך החור השחור, המתעדות את חיי החור השחור וכל מה שנפל לתוכו, נעלמים לכאורה - התפתחות מגוחכת.
מבוא
"זה בסדר כל עוד החומר הזה נמצא בפנים איפשהו," אמר סמיר מאתור, פיזיקאי באוניברסיטת אוהיו סטייט ואחד הרכזים של הכנס של 2013. "אבל אם החור השחור ייעלם, לבחורים בחוץ אין מצבים מוגדרים בכלל."
פטירתם התמוהה של חורים שחורים ישנים הובילה את הפיזיקאים לאמץ אחת משתי השקפות מתנגשות, תלוי אם נאמנויותיהם נעוצה בתיאוריית המרחב-זמן המעוקל של איינשטיין, המכונה תורת היחסות הכללית, או במכניקת הקוונטים. הוקינג, במשך שנים רבות, הימר על איינשטיין. אם לכידת חלקיקים ומחיקת הקיוביטים שלהם הפרה איסור קוונטי על מטבעות חד-צדדיים, האמין הוקינג, אז גרוע מכך עבור מכניקת הקוונטים.
אחרים העדיפו לשמור את עין הנפש שלהם מחוץ לחור השחור. הם צידדו במכניקת הקוונטים, שמבטיחה בקפדנות את התפיסה הרומנטית שמידע לעולם לא יאבד באמת. לאחר שריפת יומן, למשל, אפשר לדמיין ללכוד את ענן העשן, האפר והחום ולשחזר את המשפטים האבודים. חור שחור עשוי לטרוף את חלקיקי היומן בצורה אלימה יותר מאשר מדורה, אבל אותו היגיון יחול. אם קרינת הוקינג הייתה כל מה שנותר, אז המידע של הטקסט כנראה דלף לתוכו איכשהו - לא משנה שתיאוריית המרחב-זמן של איינשטיין מחייבת אותו להישאר לכוד בפנים.
החלק האחרון של הפרדוקס היה שהניתוח של הוקינג מצא שהקרינה אקראית לחלוטין - נטולת כל מידע לפענוח. עבודתו הציעה שתי מסקנות סותרות: שחורים שחורים מתאדים (המרמזת שבסופו של דבר הקרינה צריכה לסחוב את המידע), ושהקרינה אינה נושאת מידע. לא יכול להיות ששניהם צודקים, אז רוב הפיזיקאים הניחו שהוקינג טעה איכשהו.
אבל הטעות שלו לא הייתה ברורה. הוקינג גילה הן את הקרינה והן את האקראיות שלה על ידי ניתוח האופן שבו שדות קוונטיים פועלים במרחב-זמן מתעקל בעדינות - מסגרת שנבדקה בקפדנות המכונה פיזיקה חצי-קלאסית. גישתו החצי-קלאסית של הוקינג הסתמכה רק על היבטים של מכניקת הקוונטים ותורת היחסות הכללית שנראו ללא דופי. טיפולים דומים מהווים את היסודות של רוב התיאוריות המודרניות, כולל המודל הסטנדרטי המהולל של פיזיקת החלקיקים.
פיזיקאים מצפים שהפיסיקה החצי-קלאסית תתערער כאשר כוח הכבידה גדל, כפי שהוא עושה במרכזו של חור שחור, הרבה מעבר לאופק האירועים שלו. אבל עבור חורים שחורים גדולים, אופק האירועים עצמו צריך להיות ברובו בלתי מזיק; אסטרונאוטית סקרנית ומאובזרת יכולה ליפול פנימה ולשרוד זמן רב לפני שתפגוש את מותה הבלתי נמנע ליד המרכז. ואכן, באופק של החור השחור העצום במרכז הגלקסיה M87, חור שחור ראשון כדי להצטלם ישירות, כוח הכבידה לא מושך הרבה יותר מאשר בכדור הארץ. אם הוקינג היה מניח הנחות חצי-קלאסיות שגויות, אז כך גם כל השאר על הפלנטה. "אם חוקי הפיזיקה כפי שתוארו על ידי [פיסיקה למחצה קלאסית] עובדים כאן על כדור הארץ", אמר אלכס מאלוני, פיזיקאי מאוניברסיטת מקגיל, "למה שלא יעבדו באופק האירועים?"
לאחר עשרות שנים של ויכוחים על טעותו המשוערת של הוקינג, כמה פיזיקאים ניסו לתווך הפסקת אש בין שני הצדדים. בשנת 1993, לאונרד סוסקינד מאוניברסיטת סטנפורד החלו לדגל בדעה שאין טעות. באופן גס, הקונפליקט נבע מתוך שאיפה לא מציאותית להחזיק בו זמנית גם את החלק הפנימי וגם את החלק החיצוני של החור השחור במוחו.
במקום זאת, טענו סוסקינד ומשתפי הפעולה, החוט שאסטרונאוט בחוץ יספר היה פשוט שונה ממה שאסטרונאוט נופל ידווח. אסטרונאוט מרוחק היה עד למלווהו מתפלש על פני החור השחור, שיתפתל בזמן שהוא סופג את מסיג הגבול. הם היו צופים במידע שמתפשט על פני החור השחור ובסופו של דבר רוחש משם כקרינה, מבלי להיעלם בפנים. מנקודת המבט של המלווה, לעומת זאת, היא נכנסת בבטחה לחור השחור, שם גם היא וגם המידע שלה נלכדים. החשבון שלה שונה מזה של חברתה, אבל בהתחשב בכך שהיא לא יכולה לשלוח הודעה כדי לסתור את הדיווח שלהם, האם באמת יש בעיה? שני הנרטיבים יכולים להיות, במובן מסוים, משלימים.
"תמיד מצאתי את זה מבלבל," אמר סקוט אהרונסון, מדען מחשבים תיאורטי באוניברסיטת טקסס, אוסטין, אבל "אנשים הסתפקו בזה במשך עשור או שניים."
ב-2012 הגיעו ארבעה פיזיקאים ושרפו את טיעון ההשלמה עד היסוד. אחמד אלמאירי, דונלד מרולף, ג'וזף פולצ'ינסקי וג'יימס סאלי - חוליה המכונה בדרך כלל בראשי התיבות שלהם, AMPS - פירט שני שלבים ניסוי מחשבתי זה יאפשר לצופה בודד לראות את החור השחור מאחסן מידע בשני מקומות בו זמנית.
ראשית, אסטרונאוט בחוץ חושף כל חלקיק שפולט חור שחור לאורך רוב 10 שלו67-שנות חיים. בהנחה שמידע נכנס לקרינה, חלק מהשותפים החיצוניים בטח הסתבכו זה בזה, והעניקו להם מצבים מוגדרים. האסטרונאוט מנתח את החלקיקים הללו ומאשר שהם מסתבכים. "נניח שיש לך מענק [מחקר] ארוך מאוד", אמר אהרונסון.
לאחר מכן היא צוללת לתוך החור השחור ומאשרת שחלק מהשותפים שלמדה בחוץ מסתבכים גם הם עם שותפים מבפנים. החישוב הסמי-קלאסי של הוקינג מצביע על כך שהיא תמצא זאת, מה שמרמז שמה שנראה כמו מטבעות דו-צדדיים הוגנים מחוץ לחור השחור מסתיר פנים שלישי בלתי חוקי בפנים.
AMPS הוכיחה שאין הסתרה מהפרדוקס של הוקינג. הם צידדו באי רצון במכניקת הקוונטים מחוץ לחור השחור, וכתוצאה מכך הם הקריבו את החלל שבתוכו: אולי החור השחור אידוי חומר נופל עם "חומת אש" באופק, ומנע מאסטרונאוטים מתערבים לסיים את הניסוי. "לחור השחור פשוט אין פנים בכלל", אמר אהרונסון, ותיאר את מסקנתם. "כשאתה מנסה לקפוץ פנימה, אתה נתקל בקצה של מרחב-זמן."
אף אחד לא הרגיש טוב עם הרעיון הזה, מכיוון שלא הייתה שום אינדיקציה מהפיסיקה החצי-קלאסית שמעבר האופק צריך להרגיש שונה מחציית הגבול מאילינוי לאיווה. הקהילה ארגנה סדרה של סדנאות לסיעור מוחות על דרכים לצאת מהבלגן, שהגיעו לשיא פגישת סנטה ברברה.
"היו לנו כמה חודשים מהנים שבהם כולם ניסו להרוג את הוויכוח הזה ולא הצליחו", אמר הארלו.
בעיצומו של הכאוס, הרלו יצר שיתוף פעולה עם היידן - אז מדען מחשבים - כדי לחקור מה יידרש לאסטרונאוט לבצע בפועל את ניסוי AMPS. הם התייחסו לחור השחור כאל מכשיר הצפנה קוונטית - משהו שמקבל מידע קריא (חומר רגיל) ויורק החוצה מה שנראה כמידע מקושקש (הקרינה). בהקשר זה, אפשר היה לדמיין ביצוע ניסוי AMPS באמצעות מכונה כדי לבטל את ערבול המידע - מכונה כמו מחשב קוונטי. ועם תוצאה מרכזית מתזה הדוקטורט של אהרונסון על גבולות החישוב הקוונטי, הם גילו משהו מוזר.
חור שחור מפרק חומר נופל בצורה כל כך יסודית שאם אסטרונאוט באמת יטיל על מחשב קוונטי לבטל את ערבול הקרינה, המשימה תימשך עידנים. זה ייקח כל כך הרבה זמן שהחור השחור ייעלם מזמן עד שסרגל ההתקדמות יגיע אפילו לשבריר של 1%. ועד אז, האסטרונאוט לא יוכל לקפוץ פנימה כדי לתפוס מידע מבחוץ מאיר ירח מבפנים, כי החלק הפנימי לא היה קיים.
"זו הייתה תצפית שלא ממש ידענו מה לעשות איתה," אמר הארלו. "סוף סוף, 10 שנים מאוחר יותר, אנחנו יודעים מה לעשות עם זה."
כיצד ליצור מרחב-זמן במחשב קוונטי
לאחר העבודה של 2013, הארלו הניח חורים שחורים בצד כדי להתמקד בבעיה פשוטה יותר: החלל הריק עצמו. הוא החל לחקור סוג לא מציאותי של חלל הפוך הידוע כמרחב אנטי-דה סיטר, שגם מודה בשני תיאורים שונים מאוד, בדומה לחורים שחורים.
"אם אני מבין מספיק את מרחב האנטי-דה סיטר, זה יציע את הדרך קדימה, חזרה לחורים שחורים", נזכר הארלו שחשב. "וזה אכן הסתדר."
מבוא
פיזיקאים מוקסמים מחלל אנטי-דה סיטר מכיוון שהוא מתעקל בצורה אקזוטית המאפשרת לנפח אינסופי של חלל להשתלב בתוך גבול סופי. אפילו יותר בולט, נראה שיש דרך לשחזר כל אירוע המתרחש במרחב האנטי-דה סיטר במונחים של חלקיקים החיים על הגבול, שמשחקים לפי חוקים פיזיקליים שונים לחלוטין. מערכת שמש באזור האנטי-דה סיטר המרכזי, למשל, יכולה להיות מתוארת כאוסף של חלקיקים הפזורים סביב הגבול המצייתים רק לתורת הקוונטים ואין להם תחושת כבידה או מרחב-זמן כלל.
השאלה העיקרית של הארלו הייתה כיצד החלקיקים על הגבול, שאין להם מושג של מרחב-זמן, יכולים אולי לתפוס את החוויה של תושב כוכב לכת באזור המרכז, שעבורו אין ספק שהמרחב-זמן חשוב. באופן נאיבי, אנו עשויים לצפות להיתקל בבעיה שבה אירועי גבול עלולים להדהד באופן מיידי לאורך האמצע - מקום שבו להשפעות צריך זמן להתפשט. בגלל הנושא הזה, היחס בין חלקיקי הגבול למרחב-זמן המרכזי צריך להיות רופף, כך ששינויי גבול לא ישפיעו מיד על האמצע, אבל לא כל כך רופפים שהגבול מאבד לחלוטין את המעקב אחר מה שקורה במרכז. .
"אתה צריך להיות בלתי תלוי בכל חלקי המערכת, אבל לא עצמאית מהמערכת, שהיא כמו אארך," אמר הארלו והרים את ידיו בתסכול.
בסופו של דבר, הארלו הבין שקבוצה של חוקרים כבר פתרה את הבעיה. הם בכלל לא חשבו על מבנה המרחב-זמן. הם המציאו דרכים למחשבים קוונטיים לתקן את השגיאות שלהם.
כדי לקבל תחושה של איך תיקון השגיאות מגלם את מערכת היחסים של זהבה שחיפשה הארלו, שקול תוכנית פשוטה לקידוד הודעה קלאסית של סיביות אחת לשידור של שלוש סיביות. כדי לציין 1, שדר 111. כדי לציין 0, שדר 000. גם אם מתרחשת שגיאה, המקלט יכול פשוט לקחת רוב הצבעה. זה עדיין יבין את 001 למשמעות של 0, או 011 למשמעות של 1. שגיאה אחת לא מקלקלת את ההודעה, כי המידע נמצא בכל הספרות. המסר אינו תלוי בכל יצירה בודדת, אך לא בלתי תלוי בשידור כולו - בדיוק מה שהארלו היה צריך. תיקון שגיאות קוונטיות בקיוביטים (בניגוד לביטים קלאסיים) נדרשת תוכניות מסובכות יותר, אך שתי הבעיות חולקות תכונה זו של מריחת מידע בין חלקים מרובים. ב 2014, הארלו שיתף פעולה עם אלמהירי מ-AMPS ושי דונג מאוניברסיטת קליפורניה, סנטה ברברה כדי להסביר כיצד קודים לתיקון שגיאות קוונטיים יכול להפיץ מידע מרחב-זמן נגד דה סיטר בין קיוביטים גבוליים.
תמצית הרעיון הייתה הבאה. תארו לעצמכם את הנקודה המרכזית בחלל האנטי-דה סיטר כהודעה של סיביות אחת. חלקיקי הגבול הם הספרות של השידור. מחלקים את הגבול לשלוש קשתות. החלקיקים של כל קשת אחת יודעים על נקודות האנטי-דה סיטר באזור הסמוך. אבל הם לא יודעים על נקודות מחוץ לאזור זה. אף קשת אחת לא יודעת על הנקודה המרכזית, מצב שמזכיר איך שום ספרת שידור אחת לא מספיקה כדי לשחזר את ההודעה.
מבוא
אבל נקודת המרכז אכן נמצאת בתוך האזור המשולב השייך לכל שתי קשתות - מהדהד כיצד מספיקות שתי ספרות שידור כדי לפענח את המסר. בדרך זו, נראה שתיקון שגיאות הוא שפה מתאימה להבנת מרחב אנטי-דה סיטר ריק משתי נקודות מבט: או כמרחב-זמן וניל או, באופן מסקרן, כאוסף של קיוביטים קוונטיים חסרי מרחב.
מבוא
"זה די מפתיע", אמר דהוולף. מידע קוונטי אינו מיועד רק לבניית מחשבים קוונטיים. "מסתבר שאלו רעיונות מספיק חשובים כדי שכבידה קוונטית עושה בהם שימוש".
הארלו הצליח לקשר בין שתי הדרכים להתבוננות במרחב-זמן. הבעיה היחידה הייתה שהמסגרת לא עמדה ביעודה. כאשר המרחב-זמן הכיל חור שחור, תיקון השגיאות הקוונטי נכשל.
כבר בשנת 2012, הפיזיקאים הציפו את הרעיון של התמודדות עם פנים החור השחור באמצעות קודים לתיקון שגיאות. אבל שוב, הפרספקטיבות הסותרות בחישוביו של הוקינג הכשילו אותם. אסטרונאוט בתוך אופק האירועים יראה שותפי קרינה נופלים יורדים גשם ללא הגבלת זמן. יכולת המידע של החור השחור, אם אתה מדמיין אותו ככונן קשיח קוסמי, עולה ועולה לאורך חייו.
בינתיים, אסטרונאוט מחוץ לחור שחור בשנות הזהב שלו יראה אותו ממש מתכווץ בגודלו בזמן שהוא מתאדה. כדי להשיג את השאיפה של ריבוע שתי נקודות המבט עם תיקון שגיאות, נראה היה שהארלו זקוק לדרך להצפין את הפנים הגדל לתוך הגבול המתכווץ שלו, משימה כמו לבקש ממלח להתאים את המסר "SOS" לשידור של תו אחד.
"הסיפור לא כלל את החלק הפנימי של חורים שחורים", אמר כריסטופר אקרס, חוקר ב-MIT שכסטודנט שנה שנייה לתואר שני ב-2016 קיבל השראה ממאמר רב השפעה של תיקון שגיאות של הארלו. "זה הפריע לי בצורה מוזרה, אז ביליתי הרבה זמן במחשבה על איך אפשר לכלול חורים שחורים בצורה טובה יותר."
ייקח לו ארבע שנים למצוא אחד, ועוד שנה כדי לעזור לשכנע את הארלו שזה הגיוני.
מתכון לבריחת מידע
בזמן שהארלו ואקרס התלבטו בנפרד על החלק הפנימי של חור שחור, קבוצת חוקרים הייתה על סף פיצוח החיצוני. פנינגטון, פיזיקאי בריטי עולה, היה אחד משחקני המפתח. הוא פספס את דרמת חומת האש בכנס סנטה ברברה, מאז שב-2013 הוא היה בן 21 ובאמצע לימודי התואר הראשון שלו באוניברסיטת קיימברידג'.
כשפנינגטון ביקר בסטנפורד ב-2015 כסטודנט פוטנציאלי לתואר שני, הוא הרגיש נקרע בין לימוד כוח המשיכה הקוונטי למידע קוונטי לצורך הדוקטורט שלו. ואז הוא פגש את היידן. פנינגטון הופתע לגלות שאמו - פרנסס קירוואן, מתמטיקאית באוקספורד - הייתה אחת מהמפקחות הבוגרות של היידן, וכי היידן, יליד קנדה, עזר לאמו לתכנן טיול קאנו באונטריו הכפרית שאליו יצא כאשר הוא היה בן 8. הוא הופתע עוד יותר לגלות שהיידן היה בלב המאמץ להסביר חורים שחורים עם קיוביטים, תוך מיזוג בין שני תחומי העניין של פינגטון. הזוג החליט לעבוד יחד.
היידן ופינגטון התחילו עם מה שהם חשבו שהוא בעיה מופשטת לגבי קודים לא מושלמים לתיקון שגיאות, ופרסמו נייר מידע קוונטי מתיז בשנת 2017. העבודה הזו לא הזכירה חורים שחורים או מרחב-זמן, אבל שנה הבאה הם הביאו את הקודים שלהם לחלל נגד דה סיטר. בסופו של דבר, בעקבות נוסחה שפותחה ב-2014 על ידי נטע אנגלהרדט, פיסיקאי בן דור המילניום, פנינגטון התפתח לחשוד שאזור מסוים בחלל אנטי-דה סיטר עוקב אחר אנטרופיה, כמות הקשורה ליכולת המידע של ענן קרינת הוקינג הסבוכה שמתפרצת מתוך חור שחור. הוא בילה את החורף של 2018-2019 לבדו בפיתוח הפרטים כדי לבדוק את הניחוש שלו.
"זה הקשה ביותר שעבדתי ברציפות על פיזיקה בחיי", אמר פינגטון. "הייתי בחופשה במקסיקו במהלך חג המולד אבל חשבתי על זה בסתר כל הזמן. החברים שלי כל הזמן שאלו, 'למה אתה כל כך שקט?'”.
בערך באותו זמן, אנגלהרדט עשה חישוב זהה במהותו. בתחילת 2019, היא שילבה כוחות עם אלמהירי ומרולף מ-AMPS והנרי מקספילד בסטנפורד כדי להשתמש בנוסחה של 2014, שנותנת את האנטרופיה במצב הכרוך בכבידה, כדי לחקור את המידע בקרינה המסובכת מחוץ לחור השחור.
שתי הקבוצות קיבלו את אותה תשובה, בה הם חשפו מתואם ניירות במאי 2019. החישובים הסתכמו בספירת ה"ראשים" בקרינה החיצונית - מה שאומר לך כמה "זנבות" סבוכים מסתתרים בתוך החור השחור. עבור חורים שחורים צעירים וריקים, מספר פני המטבעות המופרדים עולה כאשר אופק האירועים מפצל זוגות הוקינג, בדיוק כפי שהוקינג ציפה. אבל עם הגיל, מספר הפרצופים המופרדים מתחיל לרדת - מה שמרמז שהחור השחור התמלא ואיכשהו מרוקן מידע אל הקרינה החיצונית, בדיוק כפי שמכניקת הקוונטים דורשת.
מבוא
"העיתונים האלה של מאי, הם באמת היו מדהימים", אמר הארלו. הוא התרשם שיש להם "האומץ לעשות את החישוב. הייתי חושב שזה קשה מדי".
לבסוף חשבו פנינגטון, אנגלהרד ומשתפי הפעולה שלהם שהם מבינים מה קורה מחוץ לחור השחור. מידע אכן דלף החוצה אל הקרינה, כפי שהניחו פיזיקאים רבים. לעובדה זו היו שלוש השלכות מכריעות.
ראשית, זה צמצם את האפשרויות לטעות של הוקינג. הקרינה לא יכלה להיות אקראית באמת, אז למה הפיזיקה הסמי-קלאסית האמינה אחרת הציעה שכן?
שנית, זה העביר את גבול ההבנה שלהם מחוץ לחור השחור לפנים. איך אסטרונאוט ממש בתוך אופק האירועים של חור שחור ישן יחווה את ההתאיידות?
לבסוף, זה הציע שהמסגרת החצי-קלאסית של הוקינג הייתה כמעט נכונה, ושנקיטת הצעד הראשון אל הפנים לא צריכה לדרוש תיאוריה מלאה של כוח הכבידה הקוונטית. הם הצליחו לנתח את המראה החיצוני באמצעות מרכיבי מרחב-זמן מוכרים. אבל רק עם מתכון מעט מעובד (נוסחת האנטרופיה של 2014) הם גילו שמידע אכן בורח מהפנים. החישובים גרמו להם להרגיש בטוחים שאין צורך לנטוש את הנוף החצי-קלאסי של פנים החור השחור. חומות אש נראו יותר ויותר כמו צעד רחוק מדי.
"אם נזרוק את התיאור הפנימי, אנו זורקים את התינוק עם מי האמבט," אמר אנגלהרדט. "יש דרך להשתמש בכבידה למחצה קלאסית כדי לעשות חישוב נכון."
לאנגלהרדט, מומחה לאנטרופיית כבידה, היו כמה מהחתיכות, ונראה שלהרלו היו עוד כמה. המשרד של אנגלהרדט ב-MIT חולק קיר עם הארלו'ס, אז זה היה אך טבעי עבורם לאחד כוחות. בערך באותו זמן, Akers עבר ל-MIT כדי להפוך לפוסט דוקטורט שלהם, ושלושתם התחילו לעשות זאת להתעלם מהבעיה.
כיצד לשבור זמן-חלל במחשב קוונטי
כשהמגיפה אילצה את העולם פנימה בתחילת 2020, שלישיית האקדמאים העבירה את ניסויי המחשבה של החורים השחורים שלהם מהלוחות של MIT לסביבה הדיגיטלית של זום.
המטרה שלהם הייתה לאסוף את כל החוטים ולפתח משהו כמו תהליך המרה להפיכת הפרספקטיבה הפנימית החצי-קלאסית לפרספקטיבה החיצונית המכאנית הקוונטית. תיאוריה כזו תועיל לאסטרונאוט ממש בתוך החור השחור. היא יכלה לצלם תמונת מצב של סביבתה, להריץ את ההליך ולקבל בחזרה תמונה שסיפרה לה מה שעמית בחוץ רואה. בעוד ששני התצלומים עשויים להיראות ללכוד אירועים שונים, ראשומון בסגנון, ההמרה אמורה לחשוף את הסצנות כתואמת בסתר. זו תהיה התעוררות מתוחכמת יותר של חזון ההשלמה של סוסקינד.
מבוא
Akers כבר שכנע את עצמו שתוכנית ההמרה צריכה להיכתב בשפה של תיקון שגיאות קוונטי, שכן הארלו כבר עבד על שטח ריק. הפנים הסמי-קלאסי יהיה המסר, והחוץ הקוונטי יהיה השידור. ובהתחשב בכך שהפנים נראה גדל בתוך אופק מתכווץ, הם פשוט יצטרכו להמציא קוד מתקן שגיאות שיכול לדחוס SOS ל-S יחיד.
אקרס התמודד עם ספקנות מצד עמיתיו. האופן שבו הקידוד יצטרך למחוק מידע בתוך החור השחור הפר את האיסור המכאני הקוונטי נגד אובדן מידע. אם האסטרונאוט הפנימי ישרף את יומן המשימה שלה, ייתכן שהיא לא תוכל לשחזר העתק מהאפר.
"אם אתה משנה את מכניקת הקוונטים, אנשים יחשבו שאתה משוגע, ובדרך כלל הם צדקו", אמר הארלו. "הססתי."
מאוחר יותר באותה שנה הצטרפה לצוות סטודנטית לתואר שני ב-MIT (כיום בסטנפורד) בשם Shreya Vardhan. היא עשתה כמה חישובי אנטרופיה קונקרטיים שסוף סוף שכנעו את כולם ששבירה קלה של מכניקת הקוונטים בפנים היא הדרך היחידה להציל אותה לגמרי בחוץ.
"שריה וכריס במיוחד דחפו את זה בדרכים שונות", אמר הארלו. "שריה שברה עבורי את המחסום האחרון, והבנתי שזה באמת הגיוני".
אקרס עבד עם פינגטון, אז הוא גם הסתבך. המאמץ לקח כמה שנים של עבודה לסירוגין. ובדיוק כשהם ישבו לכתוב את התוצאות שלהם, שלוש חמישיות מהצוות ירדו בו זמנית עם קוביד-19. אבל ביולי האחרון הם סוף סוף פרסם הדפסה מוקדמת המפרטים את התיאוריה שלהם כיצד ניתן לקודד את פנים החור השחור בחלקו החיצוני עם הקוד המוזר ביותר בעולם לתיקון השגיאות.
ככה זה עובד. אסטרונאוטית שמקרבת את עצמה בתוך החור השחור מתעדת את התצורה של כל הפוטונים, האלקטרונים והחלקיקים האחרים המקיפים אותה ואת החור השחור - קובץ של נתונים קוונטיים המורכב מחבורה של קיוביטים הלוכדים את החוויה הסמי-קלאסית שלה. המטרה שלה היא להבין את הפרספקטיבה הקוונטית של בן זוגה בחוץ באותו רגע. הקבוצה פיתחה אלגוריתם דו-שלבי שאפשר לדמיין שהוא פועל על מחשב קוונטי להמרת תמונת מצב פנימית זו.
ראשית, התוכנית מערפלת את הקיוביטים הסמי-קלאסיים כמעט ללא הכר תוך שימוש באחת התמורות האקראיות ביותר במתמטיקה.
ואז מגיע הרוטב הסודי. השלב השני כרוך לאחר סלקציה, פעולה מוזרה בשימוש נפוץ יותר על ידי תיאורטיקנים של מידע מאשר פיזיקאים. Postselection מאפשרת לנסיין לבצע תהליך אקראי כדי לקבל את התוצאה הרצויה. תגיד שאתה רוצה להפיל מטבע ולקבל 10 ראשים ברציפות. אתה יכול לעשות את זה, בתנאי שיש לך את הסבלנות להתחיל מחדש בכל פעם שזה עולה זנבות. באופן דומה, תוכנית הקידוד מתחילה למדוד את הקיוביטים הסמי-קלאסיים אך מאתחלת מחדש בכל פעם שהיא מקבלת 1. בסופו של דבר, כאשר היא מדדה את רוב הקיוביטים המקושטשים וקיבלה בהצלחה מחרוזת של אפסים, היא זורקת את הקיוביטים הללו. הקיוביטים הבודדים שנותרו, שלא נמדדו, מייצגים את הפיקסלים של התמונה הקוונטית של החור השחור במבט מבחוץ. לפיכך, הקוד סוחט קובץ RAW גדול למחצה קלאסי לתוך JPEG קוונטי קומפקטי.
זוהי "דרך הפסדית לדחוס הרבה מידע חצי-קלאסי למרחב קוונטי סופי", אמר הרטמן מקורנל.
אבל יש מלכוד גדול. איך תוכנית כזו יכולה למחוק כל כך הרבה מידע חצי-קלאסי מבלי למחוק פרטים מהותיים? ההליך מרמז שפיזיקה חצי-קלאסית מלאה בעור - תצורות של חלקיקים שהאסטרונאוט הפנימי עשוי לראות שאינן אמיתיות. אבל פיזיקה חצי-קלאסית נוסתה בקפדנות במתנגדי חלקיקים על פני כדור הארץ, ונסיינים לא ראו סימנים לתעתועים כאלה.
"כמה מדינות מקודדות בצורה מהימנה? ועד כמה יכולה התיאוריה החצי-קלאסית להצליח?" אמר הרטמן. "בהתחשב בעובדה שזה חייב להיות אובדן, זה לא מובן מאליו שהוא יכול לעשות משהו בכלל."
כדי להסביר כיצד תיאוריה פגומה יכולה לתפקד כל כך טוב, הצוות פנה לתצפית המוזרה שהיידן והארלו ערכו ב-2013, לפיה פענוח הקרינה עבור ניסוי AMPS ייקח כל כך הרבה צעדים עד שיהיה בלתי אפשרי למעשה. אולי המורכבות עשויה להיות הניירות על סדקים בפיזיקה החצי-קלאסית. הקידוד לא מחק תצורות מרצון. זה מחק רק סידורים מסוימים של חלקיקים שהיו מורכבים במובן זה שייקח להם כל כך הרבה זמן עד שהאסטרונאוט הפנימי לעולם לא יכול היה לצפות לראות אותם.
הפיכת המקרה שהקוד השאיר מצבים פשוטים ללא נגיעה בעצם היווה את עיקר העבודה. הקבוצה טענה כי עבור כל גרסה של התהליך הדו-שלבי שלהם, יצירת תצורה חצי-קלאסית מורכבת ללא מקבילה מהפרספקטיבה החיצונית ייקח בעצם נצח - משהו כמו פי 10,000 מהגיל הנוכחי של היקום רק עבור 50 קיוביטים, תת-אטומיים כתם של חור שחור. ולחור שחור אמיתי, כמו M87 עם ה-10 שלו70-קיוביטים מוזרים, ניסוי ששבר את הפיזיקה החצי-קלאסית ייקח יותר מזה באופן אקספוננציאלי.
הצוות מציע שחורים שחורים מדגישים התמוטטות חדשה במסגרת המבוססת של הפיזיקה. בדיוק כפי שאיינשטיין חזה פעם שהמושג של ניוטון לגבי מרחקים קשיחים ייכשל במהירויות גבוהות מספיק, הם חוזים שהפיסיקה החצי-קלאסית נכשלת בניסויים מורכבים ביותר הכוללים מספר בלתי נתפס של צעדים ואורך זמן בלתי מובן.
חומות אש, מאמינים בקבוצה, יהיו ביטוי למורכבות בלתי נתפסת שכזו. חור שחור אמיתי כמו זה ב-M87 קיים רק מיליארדי שנים - לא מספיק זמן כדי שהפנים הסמי-קלאסי יתקלקל בחומת אש. אבל אם מישהו היה מסוגל לעשות ניסויים מסובכים בצורה בלתי סביר, או אם חור שחור חי במשך זמן רב במיוחד, כל ההימורים הסמי-קלאסיים היו מושבתים.
"יש גבול מורכבות," אמר הארלו. "כשאתה מתחיל לעשות דברים אקספוננציאליים, אז [פיזיקה] באמת מתחילה להיות שונה."
ניצל בקללת המורכבות
לאחר שהפיזיקאים שכנעו את עצמם שהאובדן של הקוד לא יוביל לסדקים ניכרים בפיזיקה החצי-קלאסית בתוך החור השחור, הצוות חקר את ההשלכות. הם גילו שהבאג לכאורה התברר כמאפיין האולטימטיבי.
"זה נראה רע. נראה שאתה הולך לאבד מידע כי אתה מוחק הרבה מהמדינות", אמר אייקרס. אבל "מסתבר שזה כל מה שאי פעם רצית."
בפרט, זה חורג מהעבודה של 2019 בהתייחסות לאופן שבו המידע יוצא מהחור השחור. או ליתר דיוק, זה מרמז שהקיוביטים לא בדיוק בפנים מלכתחילה.
הסוד טמון בצעד השני והפאנקי של ההמרה, לאחר בחירה. בחירה לאחר כרוכה באותם מרכיבים מתמטיים, כלומר מדידה של שותפים מסובכים, כתהליך קוונטי של ספר לימוד שמעביר מידע ממקום אחד לאחר. לכן, בעוד שתהליך ההמרה אינו אירוע פיזי שמתרחש בזמן, הוא מסביר כיצד נראה כי המידע עובר מהפנים אל החוץ.
בעיקרו של דבר, אם האסטרונאוטית הפנימית תמיר תמונת מצב שצולמה מאוחר בחייו של החור השחור, היא תלמד שהמידע שנראה כאילו שוכן בחלקיקים סביבה - או אפילו בגופה שלה - הוא מנקודת המבט החיצונית למעשה צף בהוקינג קרינה בחוץ. ככל שהזמן יעבור, תהליך ההמרה יגלה יותר ויותר מעולמה כלא אמיתי. הרגע שלפני היעלמות החור השחור, למרות התרשמותה של האסטרונאוטית להיפך, המידע שלה יתקיים כמעט כולו בחוץ, מקושקש בקרינה. על ידי מעקב אחר תהליך זה, תמונה אחר תמונת מצב, הקבוצה הצליחה לגזור את נוסחת האנטרופיה של אנגלהרדט שמצאה מידע בקרינה בשנת 2019. גם היא מהווה תוצר לוואי של אובדן ההמרה.
בקצרה, ההמרה מסבירה כיצד אסטרונאוט יכול לחוות מבלי לדעת פנים שגדל יותר ויותר מנותק מהמציאות שבחוץ ככל שהוא מתבגר. הטעות של הוקינג, הם טוענים, הייתה לשים את עצמו במלואו במגפיו של האסטרונאוט הפנימי ולהניח שהפיסיקה החצי-קלאסית עבדה מצוין הן בתוך החור השחור והן מחוצה לו.
הוא לא הבין, כפי שהארלו והחברה מאמינים כעת, שהפיזיקה החצי-קלאסית לא מצליחה ללכוד במדויק תופעות וניסויים הדורשים מורכבות מעריכית. פענוח המידע המקושקש בקרינה ייקח זמן רב באופן אקספוננציאלי, למשל, וזו הסיבה שהניתוח הסמי-קלאסי שלו חוזה בטעות שהקרינה תהיה חסרת תכונה. התכונות נמצאות שם; זה ייקח הרבה מאוד פעמים את גיל היקום כדי לחשוף אותם.
בנוסף, יש סיבה מדוע נראה כי יכולת המידע של הפנים גדלה בזמן שגודל פני השטח של החור השחור מתכווץ: החישוב הסמי-קלאסי כולל בטעות מספר עצום של מצבים מורכבים שאין להם מקבילים קוונטיים בחוץ. אם פיזיקאים לוקחים בחשבון את הדרכים שבהן מורכבות יכולה להתעסק עם פיזיקה חצי-קלאסית, ההתנגשות בין תמונת המרחב-זמן בפנים לתמונה הקוונטית שבחוץ מתאדה.
"אנו רואים כעת דרך עקבית דרך הפרדוקס", אמר הארלו.
בלבול חור שחור
עם זאת, עם כל הביטחון של הארלו, לאחרים בקהילת החורים השחורים יש הרבה שאלות.
המגבלה העיקרית היא שהתיאוריות שהקוד מחבר הן פשוטות ביותר. לתיאור המכאני הקוונטי יש אוסף של קיוביטים המקרינים מידע. לתיאור הסמי-קלאסי יש פנים שנבקע מהחוץ על ידי אופק אירועים. וזה הכל. אין כוח משיכה ואין תחושת מרחב-זמן. לקוד יש את תכונות הליבה של הפרדוקס, אבל חסרים בו פרטים רבים שיהיו הכרחיים כדי לטעון שחורים שחורים אמיתיים פועלים בצורה זו.
"התקווה כמו תמיד היא שיש לך דגם צעצוע שחילצת את כל הפיזיקה החשובה וזרקת את כל הפיזיקה הלא חשובה", אמר מלוני. "יש סיבות די טובות לחשוב שזה נכון כאן, אבל בכל זאת חשוב להיות זהיר."
קיימים שפע של פתרונות חלופיים, וכוח המשיכה האמיתי עדיין יכול לפתור את הפרדוקס באחת מהדרכים הללו. Mathur ממדינת אוהיו, למשל, מוביל תוכנית מחקר לומדת אפשרות אחת כזו. תוך כדי ניתוח מה יקרה לכוכב מתמוטט בתורת המיתרים, הוא ומשתפי הפעולה שלו גילו שמיתרים עשויים לעצור את הקריסה. הם יוצרים מסה מתפתלת, "פאזבול," שההתפתלות המורכבת שלו תעצור אופק אירועים - ופרדוקס - להיווצר. מאתור מעלה התנגדויות שונות לפתרון החדש ובאופן כללי מאמין שהקוד ההפסדי הוא הצעה מסובכת מדי. "פרדוקס המידע נפתר מזמן", אמר. (על ידי כדורי fuzzballs.)
בינתיים מרולף, שעבד עם אנגלהרדט כדי לזהות את המידע בקרינה ב-2019, חושד שהפתרון שלהם עשוי להיות שמרני מדי. "הדאגה שלי היא שזה כמעט קל מדי", אמר.
הוא נחנק מהאובדן, מה שאומר שהקוד בצורתו הנוכחית נותן תשובות ייחודיות רק לאסטרונאוט הפנימי. אם אסטרונאוט חיצוני מצלם תמונה ורוצה לדעת מה זה אומר על הפנים, הוא יצטרך לנחש בפיקסלים הסמי-קלאסיים שהקוד מוחק. למרות שמצבים אלו הם אשליה במובן מסוים, הם חיוניים להבנת החוויה האנושית בפנים. לכמה ניחושים, הוא עשוי למצוא פנים רגוע. באחרים, חומת אש משתוללת. לא משנה כמה מעודנת היא בחוץ תורת הקוונטים, היא לעולם לא תוכל לומר בוודאות מה הוא ימצא אם יקפוץ פנימה.
"זה קצת מפריע לי," אמר מרולף. "הייתי חושב שתיאוריה שהיא יסודית צריכה לחזות הכל - כולל מה שאנו חווים כמציאות."
אובדן בעלייה
כמה ספקנים לגבי ההצעה הראשונית הגיעו מאז לרעיון, ביניהם אייזק קים, מדען מחשבים מאוניברסיטת קליפורניה, דייויס, וג'ון פרסקיל, פיזיקאי קוונטים במכון הטכנולוגי של קליפורניה ואחד מהמאורות שנכחו ב- עימות חומת האש של 2013.
"שמענו דרך הגפן שהעבודה הזו מגיעה", אמרה קים. "זה נשמע כאילו משהו חייב להשתבש."
קים התעצבנה מהשימוש ב-postselection. יישומים קודמים של postselection כללו שרטוטים למכונות זמן ומחשבים קוונטיים בעלי עוצמה בלתי סבירה, כך שהמראה שלו זינק החוצה כדגל אדום. הוא חשד שפרטים שחסרים בקוד הראשוני, כמו איך זה עובד עבור אסטרונאוט שמודד קרינה בחוץ ואז נופל פנימה, עשויים להשתלב עם ה-postselection כדי לטשטש אפילו את הפרספקטיבה החיצונית ולמחוק מידע שם.
ואז בדצמבר, קים ופרסקיל שדרג את הקוד וגילו שהחור השחור המשיך בבטחה להקרין מידע בתמונה החיצונית. הם גם גילו ש-postselection לא שימש כפרצה לחור השחור לביצוע חישובים חזקים בצורה אבסורדית - או לשגר אסטרונאוטים בחזרה לעתיד.
"למרבה הפלא בתוך המודל הזה, למרות שאתה מאפשר בחירה לאחר, זה לא קורה", אמר. "זה מה ששכנע אותי שמשהו נכון קורה כאן."
דהוולף ומשתף הפעולה שלו קנת היגינבוטהם הכליל עוד יותר את הקוד האובדן באפריל. הם גם הגיעו למסקנה שהוא יכול לעמוד בפני אסטרונאוטים נופלים.
חוקרים אחרים בילו את החודשים האחרונים בבדיקה האם התיאוריות האהובות עליהם לגבי כוח הכבידה מסתירות אובדנות. באוקטובר, ארג'ון קאר מאוניברסיטת קולומביה הבריטית העביר את הקוד האובדן של הארלו ועמיתיו לתוך תיאוריה ידועה של כבידה דו-ממדית וגילתה שהיא מתקיימת. "נראה שהם באמת מצאו משהו מעניין בתיקון שגיאות קוונטי", אמר.
המשך הדרך הזו - חיפוש אחר אובדן בתיאוריות נוספות של כוח הכבידה - היא הדרך העיקרית שבה פיזיקאים מקווים לבנות או להרוס את הביטחון שכוח הכבידה האמיתי עובד כך. מעטים חולמים לחקור את הקוד באמצעות ניסוי.
"לא ברור איך נבדוק אי פעם את החשבון הזה", אמר אהרונסון, "למעט הניסיון לבנות על גביו תורת כבידה קוונטית ולראות אם התיאוריה הזו מצליחה".
הארלו, לעומת זאת, הוא חולם. "אני לא חושב שזה בלתי אפשרי. זה פשוט קשה,” הוא אמר, ופרש את הניסוי המחשבתי הבא.
אתה שם חור שחור זעיר בקופסה ולוכד כל פוטון של קרינת הוקינג שיוצא ממנה, מאחסן את כל המידע הזה במחשב קוונטי. מכיוון שמידע זה נראה קיים בתוך החור השחור מנקודת מבטו של חלקיק פנימי, מניפולציה בקרינה עלולה להשפיע באופן מיידי על החלקיק - פעולה אמיתית במרחק מפחיד מספיק כדי לרדוף כל פיזיקאי. "לא אמור להיות משהו שאני יכול לעשות לקרינה שמשנה משהו בפנים," אמר הארלו. "זו התמוטטות שהגיעה כי חצית את גבול המורכבות."
אבל אפילו כדי לפנטז על ניסוי כזה, הארלו צריך לעבור ליקום נצחי כדי לתת לעצמו מספיק זמן, מכיוון שפעילות בקוסמוס המתרחב שלנו תחלוף טריליוני פעמים לפני שאפשר היה לקוות לתמרן את הקרינה של אפילו הקטנים ביותר חורים שחורים. (בנוסף, סוסקינד ואחרים עובדים על א זווית קשורה של חידת החורים השחורים מצאו לאחרונה רעיונות חופפים הקשורים למורכבות ולפרקי זמן ארוכים באופן בלתי נתפס.)
עם זאת, הארלו אינו נרתע מפרטים מינוריים כמו מותו בחום של היקום. אם ניסויי מחשבה בלתי אפשריים שכללו רכבות שנסעו במהירות כמעט קלה היו טובים מספיק עבור איינשטיין, הוא מאמין, הם מספיק טובים עבורו.
"עדיין אין לנו את הרכבות, אבל ליחסיות יש השלכות על דברים אחרים שבדקנו", אמר.
הארלו הוא האחרון בשורה ארוכה של פיזיקאים של חורים שחורים עם קשר לראיות פיזיקליות שצופים מזדמנים עשויים להפתיע. אחרי הכל, אף אחד מעולם לא ראה פוטון אחד של קרינת הוקינג, ואף אחד לא יראה. זה הרבה יותר מדי חלש, גם אם החנית את טלסקופ החלל ג'יימס ווב במסלול סביב חור שחור אמיתי.
אבל זה לא מנע דורות מרובים של פיזיקאים, מסטיבן הוקינג ולאונרד סוסקינד ועד נטע אנגלהרדט, כריס אקרס ועשרות נוספים, מלהתלבט ברוגז כיצד להתמודד עם צרור הקונפליקטים הנופלים מתוך החור השחור יחד עם האמבטיה התיאורטית. של פוטונים.
אפילו כשהם בונים ומחזקים את התיקים שלהם, הם מכירים בכך שהדרך החותכת היחידה לראות אם חורים שחורים מייצגים את הכלא הקוסמי האולטימטיבי או גזר דין מוות לוהט היא לצאת לניסוי המחשבתי הבלתי נתפס המקורי.
"אם יש שני אנשים שלא אכפת להם יותר מאשר לפתור את אי ההסכמה שלהם, כל מה שהם יכולים לעשות זה לקפוץ פנימה", אמר פינגטון. "או ששניהם מתאדים באופן מיידי והם אף פעם לא פותרים את זה בכל מקרה, או שהם עושים את זה בפנים ואחד מהם אומר, 'הו, הוגן, טעיתי'."
הערת העורך: מספר מהמדענים המופיעים במאמר זה, כולל דניאל הארלו וכריס אקרס, קיבלו מימון מקרן סימונס, שגם מממנת מגזין עצמאי זה מבחינה עריכה. להחלטות המימון של קרן סימונס אין השפעה על הסיקור שלנו. פרטים נוספים הם ניתן למצוא כאן.
- הפצת תוכן ויחסי ציבור מופעל על ידי SEO. קבל הגברה היום.
- PlatoData.Network Vertical Generative Ai. העצים את עצמך. גישה כאן.
- PlatoAiStream. Web3 Intelligence. הידע מוגבר. גישה כאן.
- PlatoESG. רכב / רכבים חשמליים, פחמן, קלינטק, אנרגיה, סביבה, שמש, ניהול פסולת. גישה כאן.
- BlockOffsets. מודרניזציה של בעלות על קיזוז סביבתי. גישה כאן.
- מקור: https://www.quantamagazine.org/new-calculations-show-how-to-escape-hawkings-black-hole-paradox-20230802/
- :יש ל
- :הוא
- :לֹא
- :איפה
- ][עמ'
- $ למעלה
- 000
- 1
- 10
- 2012
- 2013
- 2014
- 2015
- 2016
- 2017
- 2019
- 2020
- 2D
- 8
- a
- יכול
- אודות
- בנוגע לזה
- על קוונטום
- פִּתְאוֹם
- תקציר
- אקדמאים
- חֶשְׁבּוֹן
- חשבונות
- במדויק
- להשיג
- הודה
- לרוחב
- לפעול
- פעולה
- פעילות
- למעשה
- תוספת
- בנוסף
- פְּנִיָה
- סמוך
- לְאַמֵץ
- להשפיע על
- לאחר
- נגד
- גיל
- לִפנֵי
- אַלגוֹרִיתְם
- תעשיות
- להתיר
- מאפשר
- לבד
- לאורך
- כְּבָר
- גם
- חלופה
- תמיד
- מדהים
- בין
- מגזרי AMP
- an
- אנליזה
- ניתוחים
- ניתוח
- ו
- אחר
- לענות
- תשובות
- כל
- כל אחד
- דבר
- בנפרד
- לכאורה
- לְהוֹפִיעַ
- מופיע
- יישומים
- החל
- גישה
- אַפּרִיל
- קשת
- ARE
- לטעון
- טען
- טענה
- טיעונים
- סביב
- הסדר
- מאמר
- AS
- היבטים
- שאיפה
- לְהַנִיחַ
- להניח
- אַסטרוֹנָאוּט
- At
- נוכחות
- משתתף
- אוגוסט
- אוסטין
- רָחוֹק
- תִינוֹק
- בחזרה
- רע
- לֶאֱסוֹר
- בנק
- בָּר
- מחסום
- BE
- כי
- להיות
- היה
- לפני
- החל
- להתחיל
- ההתחלה
- מאחור
- להיות
- אמונות
- תאמינו
- האמין
- מאמין
- ברקלי
- להמר
- הימורים
- מוטב
- בֵּין
- מעבר
- גָדוֹל
- מיליארדים
- קצת
- שחור
- חור שחור
- חורים שחורים
- הִתמַזְגוּת
- גוּף
- מגפיים
- גבול
- שניהם
- גבול
- אריזה מקורית
- רעיון מבריק
- לשבור
- התמוטטות
- שבירה
- בריטי
- קולומביה הבריטית
- חסר פרוטה
- ברוקר
- מובא
- חרק
- לִבנוֹת
- בִּניָן
- נבנה
- צרור
- צורר
- שרף
- שריפה
- אבל
- by
- חישוב
- חישובים
- קליפורניה
- נקרא
- קיימברידג'
- הגיע
- CAN
- קנדי
- בוצית
- קיבולת
- ללכוד
- לוכדת
- לכידה
- אשר
- לשאת
- נושאת
- מקרה
- מקרים
- אגבי
- היאבקות
- זהיר
- מפורסם
- מרכז
- מרכזים
- מֶרכָּזִי
- מסוים
- אלוף
- שינויים
- תוהו ובוהו
- לבדוק
- בדיקה
- כריס
- חַג הַמוֹלָד
- התנגשות
- קלאסי
- ברור
- ענן
- קוד
- קודים
- מטבע
- מטבעות
- שיתף פעולה
- שיתוף פעולה
- הִתמוֹטְטוּת
- קרס
- עמית
- עמיתים
- אוסף
- קולורדו
- COLUMBIA
- שילוב
- לשלב
- משולב
- איך
- קומדיה
- מגיע
- מגיע
- בדרך כלל
- קהילה
- חבר
- חברה
- של החברה
- תואם
- משלימה
- לחלוטין
- מורכב
- מורכבות
- מסובך
- חישוב
- חישובים
- המחשב
- מחשבים
- מושג
- דְאָגָה
- הגיע למסקנה
- מסקנה
- כנס
- אמון
- בטוח
- תְצוּרָה
- סכסוך
- מתנגש
- מבלבל
- קונגלומרט
- מתחבר
- השלכות
- שמרני
- לשקול
- נחשב
- עִקבִי
- הכלול
- הקשר
- נמשך
- ברציפות
- להפך
- תורם
- מחלוקת
- שיחה
- המרה
- המרת
- לְשַׁכְנֵעַ
- משוכנע
- ליבה
- קורנל
- לתקן
- קוסמוס
- יכול
- עמיתו
- ספירה
- כיסוי
- תקופת הקורונה
- משוגע
- לִיצוֹר
- יוצרים
- משבר
- חצה
- מכריע
- בשיאה
- סקרן
- נוֹכְחִי
- כיום
- לקלל
- Daniel
- נתונים
- דייויס
- יְוֹם
- מוות
- דיון
- הדיון
- עָשׂוֹר
- עשרות שנים
- דֵצֶמבֶּר
- החליט
- לפענח
- החלטות
- פענוח
- תואר
- תלוי
- מְתוּאָר
- תיאור
- רצוי
- נואשות
- למרות
- להרוס
- מְפוֹרָט
- טיפוח לרכב
- פרטים
- לפתח
- מפותח
- צעצועי התפתחות
- מכשיר
- DID
- אחר
- דיגיטלי
- ספרות
- ישירות
- לְהֵעָלֵם
- נעלם
- לגלות
- גילה
- לדון
- מרחק
- do
- עושה
- לא
- עושה
- דונלד
- לא
- מטה
- עשרות
- דרמה
- חלום
- נהיגה
- כל אחד
- מוקדם
- הרוויחו
- כדור הארץ
- קל
- אדג '
- יעילות
- תופעות
- מאמץ
- איינשטיין
- או
- אלקטרונים
- אחר
- לצאת לדרך
- מגלם
- הצף
- סוף
- מספיק
- הסתבכות
- נכנס
- לַחֲלוּטִין
- סביבה
- שגיאה
- שגיאות
- לברוח
- מַהוּת
- חיוני
- למעשה
- נוסד
- אֲפִילוּ
- אירוע
- אירועים
- בסופו של דבר
- אי פעם
- כל
- כולם
- הכל
- עדות
- בדיוק
- מרגש
- נשלל
- להתקיים
- אקזוטי
- הרחבת
- נרחב
- לצפות
- צפוי
- ניסיון
- לְנַסוֹת
- ניסויים
- מומחה
- להסביר
- מסביר
- מעריכי
- אקספוננציאלית
- הארכה
- חיצוני
- מאוד
- עין
- פָּנִים
- מתמודד
- פנים
- עובדה
- FAIL
- נכשל
- נכשל
- הוגן
- ליפול
- נָפוּל
- נפילה
- פולס
- מקרטע
- מוכר
- רחוק
- אופנה
- גורל
- פגום
- חביב
- מאפיין
- מומלצים
- תכונות
- להרגיש
- בחור
- מעטים
- שדות
- שלח
- ממולא
- סופי
- בסופו של דבר
- ממצאים
- סוף
- חומת אש
- חומות אש
- ראשון
- מתאים
- דגל
- פגום
- טיסה
- Flip
- צף
- תנודות
- להתמקד
- מרוכז
- הבא
- בעד
- כוחות
- טופס
- נוצר
- נוסחה
- קדימה
- מצא
- קרן
- יסודות
- ארבע
- שבריר
- מסגרת
- חבר
- חברים
- החל מ-
- גבול
- תסכול
- מלא
- לגמרי
- כֵּיף
- יסודי
- מימון
- כספים
- נוסף
- עתיד
- גלקסי
- ללקט
- אסף
- כְּפָפַת שִׁריוֹן
- כללי
- בדרך כלל
- דורות
- לקבל
- לתת
- נתן
- נותן
- נתינה
- Go
- מטרה
- Goes
- הולך
- זָהוּב
- נעלם
- טוב
- בוגר
- להעניק
- כבידה
- כוח משיכה
- הגדול ביותר
- קרקע
- קְבוּצָה
- לגדול
- גדל
- גדל
- ערבויות
- היה
- קומץ
- לטפל
- ידיים
- לקרות
- מתרחש
- קשה
- כונן קשיח
- קשה
- יש
- he
- ראשי
- נשמע
- לֵב
- הוחזק
- לעזור
- עזר
- הנרי
- לה
- כאן
- מהסס
- מוּסתָר
- גָבוֹהַ
- להבליט
- לו
- שֶׁלוֹ
- מכה
- להחזיק
- מחזיק
- חור
- חורים
- חַג
- לקוות
- אופק
- איך
- איך
- אולם
- HTTPS
- עצום
- בן אנוש
- ניסיון אנושי
- ענק
- i
- רעיון
- רעיונות
- זהה
- if
- לא חוקי
- אילינוי
- תמונה
- תמונה
- מיד
- חשוב
- בלתי אפשרי
- התרשמנו
- in
- לכלול
- כלול
- כולל
- כולל
- לא מובן
- יותר ויותר
- אכן
- עצמאי
- להצביע
- מצביע על
- סִימָן
- בנפרד
- בִּלתִי נִמנַע
- אין סופי
- להשפיע
- בעל השפעה
- מידע
- בתחילה
- בתוך
- השראה
- למשל
- מיידי
- באופן מיידי
- מייד
- מכון
- התכוון
- מעניין
- אינטרסים
- פנים
- פנימי
- אל תוך
- מעורב
- מעורב
- איווה
- סוגיה
- IT
- שֶׁלָה
- עצמו
- ג'יימס
- ג 'יימס ווב טלסקופ החלל
- ג'ון
- להצטרף
- הצטרף
- יולי
- לקפוץ
- קפץ
- רק
- KAR
- שמור
- קנת
- שמר
- מפתח
- לַהֲרוֹג
- קים
- לדעת
- ידוע
- שפה
- גָדוֹל
- במידה רבה
- אחרון
- שנה שעברה
- מְאוּחָר
- מאוחר יותר
- האחרון
- לשגר
- חוקים
- שכב
- עוֹפֶרֶת
- מוביל
- לִלמוֹד
- הכי פחות
- הוביל
- עזבו
- לאונרד
- פחות
- לתת
- מאפשר לי
- שקר
- שקרים
- החיים
- פעם בחיים
- אוֹר
- בקלילות
- כמו
- הגבלה
- גבולות
- קו
- צמוד
- מְקַשֵׁר
- קְצָת
- חי
- חי
- מיקום
- היכנס
- הגיון
- ארוך
- הרבה זמן
- עוד
- נראה
- הסתכלות
- פרצה
- להפסיד
- מאבד
- את
- אבוד
- מגרש
- מאורות
- מכונה
- מכונה
- עשוי
- מגזין
- ראשי
- גדול
- הרוב
- לעשות
- עושה
- עשייה
- מניפולציה
- דרך
- רב
- מסה
- מסצ'וסטס
- המכון הטכנולוגי של מסצ'וסטס
- מתימטי
- מתימטיקה
- דבר
- מתבגר
- מאי..
- me
- אומר
- משמעות
- אומר
- מדידה
- אמצעים
- מדידת
- מֵכָנִי
- מכניקה
- מפגש
- הודעה
- נפגש
- MEXICO
- אמצע
- יכול
- של אלף שנה
- אכפת לי
- קטין
- החטיא
- חסר
- משימה
- טעות
- MIT
- בוגר MIT
- מודל
- מודרני
- רֶגַע
- חודשים
- יותר
- רוב
- בעיקר
- אמא
- נִרגָשׁ
- הרבה
- מספר
- צריך
- my
- שם
- כלומר
- הנרטיב
- יליד
- טבעי
- טבע
- ליד
- כמעט
- הכרחי
- צורך
- נחוץ
- לעולם לא
- אף על פי כן
- חדש
- פיתרון חדש
- הבא
- לא
- נוֹרמָלִי
- שום דבר
- רעיון
- עַכשָׁיו
- מספר
- מספרים
- אובייקט
- להתבונן
- ברור
- אוֹקְטוֹבֶּר
- of
- כבוי
- Office
- אוהיו
- זקן
- on
- פעם
- ONE
- רק
- אונטריו
- עַל גַבֵּי
- להפעיל
- מבצע
- מִתנַגֵד
- אפשרות
- or
- מוּקסָם
- מאורגן
- מְקוֹרִי
- אחר
- אחרים
- אַחֶרֶת
- שלנו
- הַחוּצָה
- תוֹצָאָה
- מוּחלָט
- בחוץ
- יותר
- שֶׁלוֹ
- אוקספורד
- זוג
- זוגות
- מגיפה
- מאמר
- ניירות
- פרדוקס
- המשתתפים
- מסוים
- שותף
- שותפים
- חולף
- עבר
- נתיב
- סבלנות
- מוזר
- אֲנָשִׁים
- לְבַצֵעַ
- אוּלַי
- תקופות
- פרספקטיבה
- נקודות מבט
- פיטר
- תמונות
- פוטונים
- גופני
- פיסיקה
- תמונה
- לְחַבֵּר
- חתיכות
- חזירון
- מקום
- מקומות
- תכנית
- כוכב לכת
- אפלטון
- מודיעין אפלטון
- אפלטון נתונים
- לְשַׂחֵק
- שחקנים
- משחק
- שפע
- נקודה
- נקודת מבט
- נקודות
- אפשרויות
- יִתָכֵן
- חזק
- לחזות
- חזה
- תחזית
- מועדף
- להציג
- יפה
- מניעה
- קודם
- קוֹדֶם
- מנהל
- עקרון
- מאסר
- בעיה
- בעיות
- הליך
- תהליך
- תָכְנִית
- התקדמות
- איסור
- הצעה
- להציע
- מציע
- לְעַתִיד
- הוכיח
- ובלבד
- הוצאה לאור
- מטרה
- דוחף
- גם
- חִידָה
- קוונטמגזין
- כמות
- קוונטית
- מחשב קוונטי
- מחשבים קוונטיים
- תיקון שגיאה קוונטית
- מידע קוונטי
- מכניקה קוואנטית
- קווביטים
- שאלה
- שאלות
- משתוללת
- RAIN
- מעלה
- אקראי
- אקראי
- במקום
- חי
- הגיע
- קריאה
- ממשי
- מציאות
- להבין
- הבין
- בֶּאֱמֶת
- טעם
- סיבות
- קיבלו
- לאחרונה
- מתכון
- הכרה
- שיא
- רשום
- Red
- מעודן
- באזור
- קָשׁוּר
- קשר
- תורת היחסות
- נותר
- שְׂרִידִים
- מַזכִּיר
- ידוע
- תגובה
- לדווח
- לייצג
- מייצג
- לדרוש
- דורש
- מחקר
- חוקר
- חוקרים
- החלטה
- נפתרה
- פתרון
- תוצאה
- תוצאות
- לַחֲזוֹר
- לגלות
- מַהְפֵּכָה
- מעטה
- תקין
- נוקשה
- אדוה
- עולה
- עולה
- שורש
- בערך
- שׁוּרָה
- כללי
- הפעלה
- ריצה
- כַּפרִי
- s
- להקריב
- בבטחה
- אמר
- אותו
- סנטה
- שמור
- לומר
- אומר
- פזור
- סצנות
- תכנית
- תוכניות
- מַדְעָן
- מדענים
- מסך
- חיפוש
- שְׁנִיָה
- סוד
- לִרְאוֹת
- ראות
- נראה
- נראה
- לִכאוֹרָה
- נראה
- לראות
- לשלוח
- לחצני מצוקה לפנסיונרים
- תחושה
- משפט
- נפרד
- סדרה
- לשרת
- מושב
- מיושב
- שיתוף
- שיתופים
- היא
- קצר
- צריך
- לְהַצִיג
- גלוי קלפים
- צדדים
- שלטים
- דומה
- באופן דומה
- פָּשׁוּט
- פשוט יותר
- בפשטות
- בו זמנית
- since
- יחיד
- מצב
- מידה
- ספקנות
- ספקנים
- עשן
- תמונת בזק
- So
- סולרי
- מערכת השמש
- פִּתָרוֹן
- פתרונות
- כמה
- מישהו
- משהו
- אי שם
- מתוחכם
- הצל
- ביקש
- נשמע
- מֶרחָב
- מרחב וזמן
- מדבר
- מְהִירוּת
- מהירויות
- בילה
- פיצולים
- מסחרי
- התפשטות
- מִתיַשֵׁב
- שלבים
- תֶקֶן
- סטנפורד
- אוניברסיטת סטנפורד
- כוכב
- כוכבים
- התחלה
- החל
- התחלות
- מדינה
- הברית
- להשאר
- שלב
- סטיבן
- צעדים
- עוד
- עצור
- נעצר
- אחסון
- סיפור
- מחרוזת
- שואף
- מִבְנֶה
- סטודנט
- מְחוֹשָׁב
- מחקרים
- לימוד
- לומד
- סגנון
- מוצלח
- בהצלחה
- כזה
- להציע
- מציע
- מַתְאִים
- חֲפִיפָה
- בטוח
- משטח
- הופתע
- מפתיע
- הסובב
- לשרוד
- מתג
- מערכת
- התמודדות
- לקחת
- משימות
- לוקח
- נטילת
- המשימות
- נבחרת
- צוותי
- טכנולוגיה
- טלסקופ
- לספר
- אומר
- מונחים
- מבחן
- נבדק
- טקסס
- ספר לימוד
- מֵאֲשֶׁר
- זֶה
- השמיים
- העתיד
- המידע
- העולם
- שֶׁלָהֶם
- אותם
- עצמם
- אז
- תיאורטי
- התאוריה
- שם.
- אלה
- תזה
- הֵם
- דברים
- לחשוב
- חושב
- שְׁלִישִׁי
- זֶה
- בִּיסוֹדִיוּת
- אלה
- אם כי?
- מחשבה
- שְׁלוֹשָׁה
- דרך
- בכל
- זורק
- כָּך
- זמן
- פִּי
- ל
- יַחַד
- גַם
- לקח
- חלק עליון
- קרוע
- מעקב
- לעקוב
- מעקב
- רכבות
- טרנספורמציות
- לְהַעֲבִיר
- לְכִידָה
- נסיעה
- ניסיתי
- טריליונים
- שלישיה
- טיול
- צרה
- נָכוֹן
- באמת
- אמין
- לנסות
- הסתובב
- פנייה
- פונה
- לפתול
- שתיים
- סוג
- האולטימטיבי
- לגלות
- תחת
- להבין
- הבנה
- הבין
- ייחודי
- יחידה
- עולם
- אוניברסיטה
- אוניברסיטת קליפורניה
- אוניברסיטת קמברידג
- לא ידוע
- בניגוד
- לא ממשי
- עד
- לא נאמר
- חשף
- על
- להשתמש
- מְשׁוּמָשׁ
- באמצעות
- בְּדֶרֶך כְּלַל
- שונים
- Vast
- סף
- גרסה
- מאוד
- לצפיה
- נופים
- הופר
- חזון
- ביקר
- כֶּרֶך
- כרכים
- הַצבָּעָה
- קיר
- רוצה
- רציתי
- רוצה
- היה
- שעון
- דֶרֶך..
- דרכים
- we
- webp
- טוֹב
- מוכר
- היו
- מה
- מתי
- אם
- אשר
- בזמן
- מי
- כל
- של מי
- למה
- יצטרך
- נכונות
- חוֹרֶף
- עם
- בתוך
- לְלֹא
- עד
- Word
- תיק עבודות
- לעבוד יחד
- עבד
- עובד
- מתאמן
- עובד
- סדנה
- סדנות
- עוֹלָם
- של העולם
- גרוע יותר
- היה
- לכתוב
- כתוב
- טעות
- כתב
- xi
- שנה
- שנים
- אתה
- צעיר
- זפירנט
- זום