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Raumzeit existiert „nicht grundlegend“: Forscher bestätigen Rolle von Magie

Was zunächst nach einem Märchen klingt, ist mittlerweile Realität. Die Quanteneigenschaft „Magie“ könnte uns zeigen, wie alles begann.

Schwarzes Loch
u00a9 PatinyaS. - stock.adobe.com

Schwarze Löcher – das solltest du wissen

Über Schwarze Löcher gibt es vieles zu wissen. Wir verraten dir einige der wichtigsten Fakten über die geheimnisvollen Giganten.

Eine neue mathematische Analyse von drei Physikern des RIKEN (Rikagaku Kenkyūjo, Physikalisch-chemisches Institut) in Japan deutet darauf hin, dass „Magie“ möglicherweise der Schlüssel zum Verständnis der Entstehung der Raumzeit ist. Die Analyse bezieht sich auf die Quanteneigenschaft, die misst, wie schwierig es ist, einen Quantenzustand mit einem klassischen Computer zu simulieren.

Raumzeit: Schwarze Löcher machen jeden Zustand „maximal magisch“

Die Physiker schlagen vor, dass die chaotischen Eigenschaften Schwarzer Löcher beschrieben werden müssen, um sie vollständig zu verstehen. „Wenn man etwas in ein schwarzes Loch wirft, werden die Informationen darüber verwürfelt und können nicht wiederhergestellt werden“, erklärt Kanato Goto vom RIKEN Interdisciplinary Theoretical and Mathematical Sciences (iTHEMS). „Diese Verwirrung ist eine Manifestation des Chaos.“

Das Team stieß auf „Magie“ als mathematisches Maß zur Beschreibung chaotischer Systeme. Ihre Berechnungen zeigen, dass sich in einem chaotischen System fast jeder Zustand in einen „maximal magischen“ Zustand verwandelt, der am schwierigsten zu simulieren ist. Dies ist die erste direkte Verbindung zwischen der Quanteneigenschaft der Magie und der chaotischen Natur Schwarzer Löcher.

„Physiker versuchen, die Quanteneigenschaft zu verstehen“

Das Konzept, dass Raum und Zeit nicht fundamental sind, gibt es schon seit einiger Zeit. Physikerinnen und Physiker sind von der Möglichkeit fasziniert, dass Raum und Zeit von etwas abgeleitet sind, das nicht fundamental ist.

Der theoretische Physiker Juan Maldacena verknüpfte schon in den 1990er Jahren die Gravitationstheorie, die die Raumzeit regelt, mit einer Theorie, die sich mit Quantenteilchen befasst. Er stellte sich einen hypothetischen Raum vor, der in einer Art unendlicher Suppendose eingeschlossen ist, in der sich Objekte wie Schwarze Löcher befinden, auf die die Schwerkraft einwirkt. Er stellte sich auch vor, dass sich Teilchen auf der Oberfläche der Dose bewegen, die von der Quantenmechanik gesteuert werden.

Mathematisch gesehen ist eine Quantentheorie, die die Teilchen an der Grenze beschreibt, äquivalent zu einer Gravitationstheorie, die die Schwarzen Löcher und die Raumzeit im Inneren der Dose beschreibt. „Diese Beziehung deutet darauf hin, dass die Raumzeit selbst nicht grundlegend existiert, sondern aus einer Quanteneigenschaft hervorgeht“, so Goto. „Die Physiker versuchen, die Quanteneigenschaft zu verstehen, die der Schlüssel dazu ist.“

Magie als Ursprung der Raumzeit

Ursprünglich wurde angenommen, dass der Grad der Verschränkung an der Grenze der wichtigste Faktor sei. Aber er kann nicht alle Eigenschaften der Schwarzen Löcher erklären, zum Beispiel wie ihr Inneres wachsen kann.

Deshalb suchten Goto und seine beiden Kollegen im Rahmen ihrer Studie nach einer anderen Quantengröße, die Schwarze Löcher umfassender beschreiben könnte. Sie stellten fest, dass Schwarze Löcher eine chaotische Eigenschaft haben, die es zu beschreiben gilt. Das brachte sie auf die Magie als möglichen Kandidaten. „Dieser Befund deutet darauf hin, dass die Magie stark an der Entstehung der Raumzeit beteiligt ist“, sagt Goto.

Diese neue Erkenntnis hat erhebliche Auswirkungen auf unser Verständnis der grundlegenden Natur des Universums. Sie deutet darauf hin, dass Magie der Schlüssel zur Erklärung der Entstehung von Raum und Zeit sein könnte und zu neuen Erkenntnissen über das Verhalten von Schwarzen Löchern und dem Universum als Ganzes führen könnte.

Quelle: SciTechDaily; „Probing chaos by magic monotones“ (Physical Review D, 2023)

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