Фізики запропонували простий експеримент для перевірки проблеми сингулярності чорних дір

Фізики з Левенського католицького університету припустили, що всі об’єкти, які ми вважаємо чорними дірами, насправді можуть бути тунелями у просторі і часі, які ведуть кудись іще. Щоби перевірити свою гіпотезу, вони пропонують “послухати” відлуння від зіткнення двох кротових нір.

За що люблять та не люблять чорні діри

Фізики-теоретики завжди готові запропонувати найбожевільніші теорії, які одночасно викликають не завжди здорові сенсації. Однак існує можливість, що вони все ж можуть перевернути всі наші уявлення про космос та вирішити певні проблеми, на які зазвичай не звертають уваги.

Чорні діри у такому контексті є чудовим прикладом. Нібито всі дійшли згоди, що вони є просто бездонними ямами, у яких кривина простору досягає нескінченності, і тому те, що перетнуло межу, яка зветься горизонтом подій, просто залишається за тим горизонтом назавжди, недосяжне для решти світу. Це явище назвали сингулярністю.

Просторово-часовий тунель у чорній дірі
Просторово-часовий тунель у чорній дірі. Джерело: V. Cardoso et al., Phys. Rev. Lett. (2016), via Physics

Проте вже кілька десятиліть у науковому та науково-популярному середовищі циркулює думка, що чорні діри – не просто безодні. Прибічники такої ідеї, серед яких є досить поважні вчені, кажуть, що насправді чорні діри – це скоріше проходи, які кудись ведуть. Тобто нескінченна кривина зрештою зменшується до нормальних величин.

Для вчених, які займаються загальною теорією відносності, горизонт подій у чорних дірах – це квінтесенція їхньої науки. Не дивно, що вигадування умов, за яких сингулярність, де зникають простір і час, знову перетворюється на нормальний простір-час, не викликає у них довіри та захвату.

Якщо чорні діри насправді є “компактними” отворами у тканині простору-часу. Джерело: Fusion/Youtube

Разом із тим, іншим фізикам, які займаються квантовою механікою, чорні діри-сингулярності не подобаються. Річ у тім, що за горизонтом подій мають зникати не лише частинки, але й інформація про параметри їхнього стану. А в квантовій механіці такого не може відбуватися в принципі. І всі розуміють, що якось воно погано. Однак серед ідей, як же зробити так, щоб інформація не зникала, найкращими залишаються всі ті самі чорні діри-тунелі…

Послухаємо луну

Фізики Пабло Буено та Пабло А. Кано з Левенського католицького університету запропонували ідею, яка не тільки дозволяє уявити чорну діру як просторово-часовий тунель, оминаючи сингулярність, але й несе наслідки, які можна перевірити. Із сингулярністю вони розбираються просто: її немає. Жоден із об’єктів, які ми ототожнюємо з чорними дірами, на думку дослідників, не містить у собі сингулярності.

Просто при наближенні до певної межі, ще до того, як буде досягнуто горизонту подій, чорна діра перетворюється на тунель. Куди веде тунель, насправді, неважливо. Важливо те, що у такій концепції інформація вже не зникає. І ми знаємо, як це перевірити. Нещодавно експеримент LIGO відкрив гравітаційні коливання, які виникають при злитті чорних дір.

Модель зіткнення двох чорних дір
Модель зіткнення двох чорних дір. Якщо у зіткненні беруть участь дві чорні діри, що обертаються, вони мають викликати схожу деформацію тканини простору-часу, залишаючи відлуння. Джерело: LIGO LabCaltech

Ідея висунута вченими, полягає у тому, що якщо чорні діри являють собою тунелі, то коливання, які пов’язані із гравітаційними хвилями, повинні мати луну, яка поступово буде зникати. Якщо ж чорні діри є класичними сингулярностями, то ніякої луни не буде – всі додаткові коливання просто зникнуть за горизонтом подій. Тож треба лише “прислухатись”.

“Підтвердження відлуння у сигналах LIGO або Virgo буде практично беззаперечним доказом того, що астрофізичні чорні діри не існують,”

– стверджує провідний дослідник Пабло Буено –

“Час покаже, чи існують ці відлуння, чи ні. Якщо результат виявиться позитивним, він стане одним з найбільших відкриттів в історії фізики.”

Ця проста ідея цікава тим, що у недалекій перспективі здатна надати відповідь на одне з найскладніших питань космології. З великою часткою вірогідності ніякої луни зафіксовано не буде. Але це не означає, що “тунельні” теорії зникнуть за горизонтом подій. Вчені продовжать їх висувати та перевіряти, і обов’язково знайдуть таку, яка одного дня примирить квантову механіку з теорією відносності. Одного дня…

Physical Review D (2018), doi: 10.1103/PhysRevD.97.024040

Оригінал Фізики запропонували простий експеримент для перевірки проблеми сингулярності чорних дір було опубліковано на Science Ukraine.

Джерело та деталі: Фізики запропонували простий експеримент для перевірки проблеми сингулярності чорних дір

Місія онлайн-видання Science Ukraine є амбітною та, водночас, важливою для всього суспільства – змінити уявлення про науково-популярну журналістику в Україні; ми створюємо сучасне українське науково-популярне медіа. Ми не абстрагуємось на поверхневій інформації зі ЗМІ, а формуємо та об’єднуємо джерела. Ми навчаємось та навчаємо.

Updated: 01.07.2018 — 22:36
2012 - 2018 © Іменка - RSS новини з сайтів України | Підтримка: Діал інформаційна система | Двигунець: Wordpress | Тема: Frontier