Według fizyków kosmici mogą używać czarnych dziur jako komputerów kwantowych

W tym artykule:

1. Co można wykryć z pomocą SETI?
2. Co może zaawansowana cywilizacja?
3. Czarne dziury jako maszyny liczące

Czarne dziury to obszary we Wszechświecie, w których czasoprzestrzeń maksymalnie się zakrzywia. Ich grawitacja jest tak silna, że nie wydostaje się z nich ani materia, ani światło. Powstają, gdy dochodzi do skrajnego zagęszczenia się materii. Na przykład: gdy bardzo masywna gwiazda zapada się grawitacyjnie.

Czy właściwości fizyczne czarnych dziur można w jakiś sposób wykorzystać? Zdaniem dwóch fizyków – tak. Gia Dvali z Instytutu Fizyki Maxa Placka i Zaza Osmanov z Wolnego Uniwersytetu Tbilisi uważają, że czarne dziury mogą być wykorzystywane przez zaawansowane pozaziemskie cywilizacje. Kosmici mogliby używać ich jako ultraszybkich komputerów kwantowych.

– Czarne dziury są najbardziej wydajnymi magazynami do przechowywania kwantowej informacji. Dlatego należy się spodziewać, że wszystkie odpowiednio zaawansowane cywilizacje będą je wykorzystywać jako komputery kwantowe – napisali naukowcy w swojej pracy. W tej chwili jest ona recenzowana dla czasopisma „International Journal of Astrobiology”. Znajduje się na serwisie preprintów naukowych arXiv.org.

Co można wykryć z pomocą SETI?

Punktem wyjścia rozumowania obu badaczy jest paradoks Fermiego. To pytanie, dlaczego do tej pory nie natrafiliśmy na ślady obcej cywilizacji, skoro Wszechświat jest tak wielki i pełen planet? Dvali i Osmanov odpowiadają, że możliwym wyjaśnieniem jest nasz niedoskonały sposób poszukiwań. Projekty takie jak SETI prowadzą wyłącznie obserwacje w zakresie fal radiowych. Największe obserwatorium na Ziemi – chiński FAST o czaszy średnicy 500 m – to również radioteleskop.

Tymczasem inne cywilizacje mogą nam wysyłać nie tylko wiadomości radiowe (albo pozostawiać po sobie inne ślady). Jeśli mają zdolność budowania megastruktur – np. sfer Dysona do gromadzenia energii gwiazd – ich konstrukcje mogą uwidaczniać się również w podczerwieni. Cywilizacje kosmiczne mogą również być źródłem innych sygnałów napływających z kosmosu: np. fal grawitacyjnych albo neutrin.

Dlaczego Księżyc świeci? Jak to się dzieje, że nasz naturalny satelita potrafi przyćmić swoim blaskiem gwiazdy?

Dlaczego Księżyc świeci? Ponieważ jego powierzchnia odbija światło pochodzące ze Słońca. A pomimo faktu, że czasami wydaje się świecić bardzo jasno, Księżyc odbija zaledwie od trzech...

Co może zaawansowana cywilizacja?

Druga przesłanka Dvali i Osmanova odnosi się do samych obcych. Naukowcy wychodzą z założenia, że nawet jeśli – w ekstremalnym przypadku – nie działają w świecie zbudowanym, jak nasz, ze zwyczajnej materii, tylko z nieznanych nam egzotycznych cząstek, to i tak podlegają tym samym fundamentalnym prawom kwantowej fizyki i grawitacji. A także, że wraz z rozwojem technologicznym rośnie ich zapotrzebowanie na moc obliczeniową.

Skąd miałaby ją pozyskiwać cywilizacja o wiele bardziej rozwinięta niż nasza? Oczywiście z komputerów kwantowych. Do obliczeń kwantowych zaś najlepiej byłby wykorzystać czarne dziury, które, jak piszą autorzy „są najbardziej efektywnym i uniwersalnym narzędziem do przetwarzania i przechowywania kwantowej informacji”.

Czarne dziury jako maszyny liczące

Przypisywanie obcym cywilizacjom zainteresowania czarnymi dziurami nie jest nowym pomysłem. Już wcześniej zwracano uwagę, że czarne dziury mogą być źródłem niekończącej się energii. Konkretnie, dałoby się ją pozyskiwać z ergosfery, czyli obszaru czarnej dziury tuż przed horyzontem zdarzeń. Znajdujący się w nim dysk wirującej materii jest rozpędzany niemal do prędkości światła.

Dvali i Osmonov uważają jednak, że obcy na wysokim poziomie rozwoju technologicznego skorzystaliby raczej z małych czarnych dziur. Takich, które można by wytwarzać sztucznie w warunkach laboratoryjnych. Byłoby one mikroskopijne i miałoby być ich bardzo dużo. – Musiałyby powstawać na skutek zderzeń wysokoenergetycznych cząstek w akceleratorach” – zauważają fizycy.

Według teorii wytwarzanie takich czarnych dziur, a następnie wykorzystywanie ich na potrzeby obliczeniowe wiązałoby się z emisją silnego promieniowania Hawkinga. A to, zdaniem badaczy, owocowałoby pojawieniem się wysokoenergetycznych cząstek zwykłej materii, takich jak neutrina i fotony. Szczególnie te pierwsze świetnie nadawałoby się na technosygnatury. Zdaniem fizyków, strumień neutrin o pewnych opisanych w pracy właściwościach dałoby się nawet wykryć z pomocą ziemskich obserwatoriów takich jak IceCube.

Cała teoria, jak zwraca uwagę autor artykułu w „Universe Today” opisującego pracę Dvali'ego i Osmanova, jest ciekawym przykładem zastosowania logiki astrofizyka Johna Barrowa. Zdaniem Barrowa, cywilizacje należy szeregować nie względem tego, jak bardzo rozrastają się w przestrzeni kosmicznej (kolonizując kolejno inne planety, układy czy galaktyki), ale w mikroskali. Czyli względem tego, jak dobrze radzą sobie z działaniem na poziomie molekularnym, atomowym i kwantowym. W takim ujęciu używanie sztucznych czarnych jako komputerów kwantowych opcja ewentualnie dostępna tylko dla najbardziej zaawansowanych obcych.

Źródła: arXiv.org, Universe Today

Nasz ekspert

Magdalena Salik

Dziennikarka naukowa i pisarka, przez wiele lat sekretarz redakcji i zastępczyni redaktora naczelnego magazynu „Focus". Wcześniej redaktorka działu naukowego „Dziennika. Polska, Europa, Świat”. Pasjami czyta i pisze, miłośniczka literatury popularnonaukowej i komputerowych gier RPG. Więcej: magdalenasalik.wordpress.com