Gravitationally Induced Entanglement Across an Event Horizon
تُثبت هذه الورقة أنه بينما تسمح الجهود الجاذبية المتأخرة بخلق التشابك عبر أفق حدث الثقب الأسود، فإن استخراج هذه الحالة شعاعياً يستحث فك الترابط عبر إشعاع "بريمسترالنج" للغرافتون الناعم، في حين أن الحصاد المماسي عبر المحو الكمي يكشف عن ثنائية هندسية حيث تُضعف الزمكانات التشابك الشعاعي بشكل غير قابل للاسترداد، لكنها تسمح بالانتقال الآني المستعرض إلى اللانهاية.
البحث الأصلي مرخَّص بموجب CC BY 4.0 (http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). هذا شرح مولَّده بالذكاء الاصطناعي للبحث أدناه. لم يكتبه المؤلفون ولم يصادقوا عليه. وللتحقق من الدقة التقنية، يرجى الرجوع إلى البحث الأصلي. اقرأ إخلاء المسؤولية الكامل
على مدى عقود، عمل الفيزيائيون وفق قاعدة صارمة فيما يتعلق بالثقوب السوداء: بمجرد أن يعبر شيء ما الحدود غير المرئية المعروفة بأفق الحدث، فإنه ينقطع عن بقية الكون إلى الأبد. يعمل هذا الحد كبوابة ذات اتجاه واحد؛ لا يمكن لأي شيء، حتى الضوء، أن يعود للخارج. وبسبب ذلك، افترض العلماء أنه إذا تم فصل جسيمين بواسطة هذا الحد، بحيث يكون أحدهما في الداخل والآخر في الخارج، فلن يتمكنا أبداً من الارتباط بالطريقة الكمومية الغريبة المعروفة بالتشابك. التشابك هو اتصال حيث تؤثر حالة أحد الجسيمين فورياً على الآخر، بغض النظر عن المسافة، ولكنه يتطلب عادةً تفاعلاً مباشراً بينهما. وبما أن أفق الحد يمنع أي تفاعل جديد بين الداخل والخارج، فإن الحكمة السائدة كانت أن إنشاء هذا الرابط عبر الفجوة أمر مستحيل.
ومع ذلك، تشير دراسة نظرية جديدة إلى أن هذا الافتراض الذي طال أمده قد يكون خاطئاً. يقترح البحث طريقة لتوليد هذا الرابط الكمومي بين جسمين، أحدهما يسقط داخل ثقب أسود والآخر يبقى في الخارج، باستخدام قوة الجاذبية فقط. لا تدعي الدراسة أننا نستطيع إرسال معلومات عائدة من ثقب أسود، مما قد يكسر قوانين الفيزياء. بدلاً من ذلك، توضح أن قوة الجذب بين الجسمين، والتي تعمل بمرور الوقت، يمكن أن تنسج اتصالاً كمومياً بينهما حتى بعد تجاوز أحدهما لنقطة اللاعودة. وتعتمد النتائج على فكرة أن الجاذبية تنتقل بسرعة محددة، مما يعني أن الجسم الموجود في الخارج لا يزال يشعر بجذب الجاذبية لماضي الجسم الآخر، قبل أن يعبر الأفق.
قام الباحثون، من جامعة يورك، بتصميم تجربة فكرية تتضمن مسبارين مجهريين ثقيلين. يسقط أحد المسبارين نحو ثقب أسود هائل الكتلة، بينما يسقط الآخر بجانبه لكنه يظل خارج أفق الحد مباشرة. وقد جُهز كلا المسبارين في حالة خاصة حيث يتواجدان في مكانين في آن واحد، وهي حالة تُعرف بالتراكب المكاني. وبينما يسقطان، يتفاعل مجال الجاذبية الخاص بالمسبار الموجود داخل الأفق مع المسبار الموجود في الخارج. ولأن الجاذبية تستغرق وقتاً للانتقال، فإن المسبار الخارجي يشعر بالتأثير الجاذبي لماضي المسبار الداخلي. يعمل هذا التفاعل مثل بوابة، مما يخلق رابطاً كمومياً محدداً. وتحسب الدراسة أنه بالنسبة لثقب أسود بضخامة الثقب الموجود في فيلم "Interstellar"، يمكن أن تحدث هذه العملية في نافذة زمنية ضئيلة جداً، تبلغ حوالي 0.38 بيكوثانية، على مسافة تقارب 114 ميكرومتر من الأفق.
بينما تظهر النظرية إمكانية إنشاء هذا الرابط، تكشف الورقة أيضاً عن عقبة شديدة. لاستخدام هذا الاتصال، يجب سحب المسبر الخارجي بعيداً عن الثقب الأسود ليتم قياسه. إن عملية إيقاف وسحب هذا الجسم الثقيل للخارج تحفز رد فعل عنيفاً في نسيج الفضاء نفسه. فعندما يتباطأ الجسم، فإنه يصدر دفعة من موجات الجاذبية، تماماً كما قد تثير سيارة تضغط على المكابح بقوة الغبار. هذا الانبعاث يشتت الرابط الكمومي الدقيق، مما يدمر معظم المعلومات التي كان يحملها. ووجد الباحثون أنه بالنسبة لأقوى رابط ممكن، فإن معدل الخطأ في استرجاع المعلومات سيكون قريباً من 45 بالمئة، مما يجعل الاتصال عديم الفائدة للأغراض العملية. فالكون، في هذا السيناريو، يسمح للرابط بالتكون، ولكنه يضعفه فوراً بمجرد محاولة سحبه بعيداً.
ومع ذلك، هناك حيلة ذكية تتجنب هذا الدمار، لكنها تتطلب تغيير طبيعة الأجسام المعنية. فبدلاً من استخدام المادة الصلبة، التي قد تتحطم تحت القوى المطلوبة لإيقافها بهذه السرعة، يقترح الباحثون استخدام حزم ضوئية مكثفة محاصرة في مجالات كهرومغناطيسية. ومن خلال استخدام الضوء، يمكن للفريق ترتيب التجربة بحيث تلغي القوى بعضها البعض تماماً. في هذا الإعداد، تتحرك حزم الضوء بطريقة تخلق تناظراً مرآتياً مثالياً، مما يمنع انبعاث موجات الجاذبية المدمرة. وهذا يسمه الحفاظ على الرابط الكمومي ونقله إلى فوتون يمكن إرساله إلى مراقب بعيد.
النتيجة هي ازدواجية صارخة في كيفية سلوك الزمان والمكان بالقرب من ثقب أسود. إذا حاولت سحب الجسم المتشابك مباشرة للخارج، فإن الكون يضعف الاتصال من خلال الضوضاء التي لا يمكن تجنبها. ولكن إذا استخدمت ترتيباً هندسياً محدداً بالضوء، يمكنك نقل الحالة الكمومية إلى اللانهاية دون كسر قاعدة الأفق ذات الاتجاه الواحد أبداً. وتخلص الدراسة إلى أنه بينما يظل أفق الحد عائقاً أمام إرسال المادة أو المعلومات للخارج، فإنه لا يمنع صراحةً إنشاء روابط كمومية عبره. فالكون يسمح للرابط بأن يولد، ولكنه يفرض ثمناً باهظاً لمحاولة حصاده، ما لم تستخدم التناظر الدقيق للضوء للتسلل عبر التدهور. ويتحدى هذا العمل الاعتقاد العميق بأن أفق الحد هو جدار مطلق ضد جميع أشكال التفاعل الكمومي، مشيراً بدلاً من ذلك إلى أن الجاذبية يمكنها جسر الفجوة، حتى لو كان الجسر هشاً ويصعب عبوره.
غارق في أبحاث مجالك؟
تصلك نشرة يومية بأحدث الأبحاث المطابقة لكلماتك البحثية المفتاحية — مع ملخصات تقنية، بلغتك.