Avšak to, čo sa im podarilo, považuje za jednu z najväčších vecí vo fyzike, ktorá sa udiala v tomto roku.
Juraj Tekel. Zdroj: Stanislav Griguš, FMFI UK
Pred niekoľkými dňami obletela svetové aj naše médiá správa s bombastickými titulkami o tom, že vedci z Kalifornského technologického inštitútu vymodelovali v kvantovom počítači dve miniatúrne čierne diery a spojili ich červou dierou, cez ktorú teleportovali informáciu.
Existenciu červej diery, akejsi trhliny v priestore a čase, ktorá prepája dve veľmi vzdialené časti vesmíru, predpokladal Albert Einstein. Doposiaľ bola len teóriou, i keď popkultúra jej dala, najmä prostredníctvom sci-fi filmov, také sugestívne obrysy, že v laikoch správa ihneď vzbudila otázky. Vedcov sa pýtali, či červou dierou možno cestovať v čase, alebo či ňou môžu poslať svojho psa do inej časti vesmíru.
„Nie, cestovať sa ňou, žiaľ, nedá. Lebo to, čo sa vedcom podarilo vytvoriť, nesúvisí so skutočnými červími dierami, akými by sa dalo cestovať v našom svete,“ povedal Juraj Tekel, známy teoretický fyzik a popularizátor vedy z Univerzity Komenského v Bratislave, ktorého sme poprosili o vysvetlenie tohto experimentu.
Pochopila som správne, že vedci síce namodelovali tunel medzi dvoma miniatúrnymi čiernymi dierami, ale bol zjednodušený a len sčasti spĺňa kritériá červej diery?
To zjednodušenie je na niekoľkých úrovniach. Vedci v skutočnosti nesimulovali červiu dieru, ale nejaký iný systém v nejakej kvantovej teórii.
Dokazuje to, že červie diery vo vesmíre môžu existovať?
S tým súvisí druhé zjednodušenie. Analógia červej diery, ktorú nasimulovali, funguje v inom svete, ako je náš. Odborne sa označuje skratkou AdS/CFT, a nech znamená čokoľvek, kľúčové v nej je písmenko A. Hovorí totiž o druhu priestoru, ktorý sa nazýva anti-de Sitterov priestor, a je úplne iný ako náš. To súvisí so znamienkom kozmologickej konštanty, a nech to znamená opäť čokoľvek, znamienko v tom vesmíre je opačné ako znamienko v našom vesmíre.
Máte na mysli temnú hmotu, o ktorej existencii sa tiež vedú diskusie?
Mám na mysli temnú energiu a vo vesmíre, v ktorom funguje červia diera, ktorej analógiu vedci nasimulovali, má opačné znamienko. Znamená to, že kým náš vesmír zrýchľuje svoje rozpínanie, tu ide o vesmír, ktorý ho spomaľuje a potom sa sťahuje naspäť. Čiže funguje úplne inak.
Takže vedci síce potvrdili, že červia diera môže jestvovať, lenže nie v našom vesmíre, ale v nejakom inom?
V nejakom vesmíre, ktorý je oveľa jednoduchší ako ten náš. Lebo ten ich vesmír má iba jeden priestorový rozmer a náš ich má minimálne tri. A navyše ich vesmír má ešte nejaké vlastnosti, ktoré sú oveľa jednoduchšie ako vlastnosti nášho vesmíru.
No a či ukázali, či červia diera môže existovať? Predstavte si, že máme prekladový slovník, ktorý pre istý kvantový systém – to je to CFT – interpretuje, čo sa deje v ich zjednodušenom vesmíre – AdS. Výsledky, ktoré dosiahli v kvantovom systéme, by sme podľa tohto prekladového slovníka mohli interpretovať ako červiu dieru v zjednodušenom vesmíre.
Medzi ľuďmi je však teraz dosť živá debata o tom, či vedci študovali skutočne červiu dieru, alebo len nejaký systém, ktorý sa na ňu v niečom ponáša. Jedni tvrdia, že áno, iní kreslia červie diery na papier a so smiechom hovoria: „Aha, vytvoril som červiu dieru.“
Je to totiž podobné, ako keď na obrazovke stolného počítača nasimulujete pohyb planét v slnečnej sústave, čo robia moji študenti na vysokej škole. Možno povedať, že vytvárajú slnečnú sústavu? Nie. Robia len nejaké výpočty v nejakom matematickom modeli slnečnej sústavy. V počítači nie sú skutočné planéty, ktoré by chodili okolo skutočnej hviezdy.
Predstava červej diery. Zdroj: iStockphoto.com
Rozumiem. Skrátka vytvorili len nejaký model v nejakom počítači, ale skutočnosť pripomína len veľmi vzdialene.
Rozdiel je v tom, že modelovali červiu dieru, respektíve nejaký systém ekvivalentný červej diere v kvantovom počítači. Tieto počítače fungujú principiálne inak. Takže nie je úplne jasné, či sa im v kvantovom počítači nedialo niečo, v súvislosti s čím by sme mohli povedať, že to aj skutočne existuje.
Podarilo sa im teda dokázať niečo aspoň sčasti? Vraj cez túto simuláciu červej diery teleportovali informáciu prostredníctvom dvoch kvantovo previazaných častíc.
Aj tu je to trochu zložitejšie. Neteleportovali informáciu, ale urobili proces ekvivalentný jej teleportovaniu.
Akú to má praktickú hodnotu?
Je možné, že žiadnu, ale má to obrovskú vedeckú hodnotu. Po anglicky sa tomu hovorí proof of concept – vytvorili systém, ktorý funguje. Dokázali, že kvantové počítače sa dajú používať na takéto simulácie a možno v budúcnosti povedú ku komplikovanejším výsledkom.
Chcem tomu porozumieť ešte viac. Je to podobné, ako keby si z kociek, z ktorých je poskladaný náš vesmír, vytvorili svoj vesmír, ibaže poskladaný trochu inak?
Je to ešte inak. Predstavte si, že máme dve principiálne odlišné stavebnice – Lego a Seva. A ešte máme slovník, ktorý nám pomáha interpretovať, ako mám urobiť niečo z Lego kociek, aby to bolo to, čo som urobil zo Seva kociek. Robili niečo so Seva kockami a vieme, že by sa to dalo spraviť aj s Lego kockami, a bola by to červia diera. Lenže Lego kocky sa teraz nedajú kúpiť.
Ako máme interpretovať, že Lego sa nedá kúpiť?
Urobili to naozaj aj s Legom? Nie. Ak však veríme tomu, že prekladový slovník je dobrý, tak by sa to z neho malo dať urobiť.
V tejto analógii je náš vesmír z Lega?
Náš skutočný vesmír je z nejakej ďalšej, tretej stavebnice a k nej pre vedcov neexistuje žiaden prekladový slovník. Ani od stavebnice Lego, ani od stavebnice Seva.
Akoby sa hrali so zjednodušenými kockami, kým náš svet je spravený z oveľa komplikovanejších kociek. Akoby to ich Lego bolo Lego Duplo a náš svet bol z Lego Technic.
To, čo zo Seva kociek postavili, nie je červia diera. Pravdepodobne veľmi verne interpretovali proces s kockami, ktorý by po preklade do Lego Duplo kociek bol červou dierou, ale fyzicky tam nebola. Ak tam fyzicky aj niečo bolo, bol to proces, ktorý sa správal tak, ako by sa správala červia diera postavená z nejakých iných kociek.
Takto funguje veda. Veci sa najprv učíme na zjednodušených modeloch, a keď ich pochopíme, postupne budujeme komplikovanejšie veci. V každom prípade to, čo sa týmto vedcom podarilo, je v tomto roku jednou z najväčších vecí vo fyzike.
