Prečo čierne diery nepohltia celý vesmír? Toto vysvetlenie nám vŕta v hlave

(GM Stock Films/iStock)

Čierne diery sú skvelé v nasávaní hmoty. V skutočnosti taká veľká, že z ich zovretia neunikne ani svetlo (odtiaľ názov).

Ale vzhľadom na ich talent na spotrebu, prečo sa čierne diery jednoducho nerozširujú a nerozširujú a jednoducho nepohlcujú vesmír? V roku 2018 jeden z popredných svetových fyzikov prišiel s oslnivým vysvetlením.

Táto myšlienka by mohla pohodlne spojiť dve najväčšie teórie v celej fyzike.



Výskumníkom za týmto vysvetlením nie je nikto iný ako fyzik zo Stanfordskej univerzity Leonard Susskind, známy aj ako jeden z otcov teórie strún .

Dal svoje dva centy na paradox v sérii papierov , ktoré v podstate naznačujú, že čierne diery sa zväčšujú vnútorným zvyšovaním zložitosti – čo je funkcia, ktorú pri sledovaní z diaľky jednoducho nevidíme.

Inými slovami, rozširujú sa dovnútra, nie von.

Ešte zvláštnejšie je, že táto hypotéza môže mať paralelu v expanzii nášho vlastného vesmíru, ktorý sa tiež zdá byť neintuitívnym spôsobom rastúci.

'Myslím si, že je to veľmi, veľmi zaujímavá otázka, či kozmologický rast vesmíru súvisí s rastom nejakého druhu zložitosti,' Susskind bol citovaný v Atlantik .

„A či sú kozmické hodiny, vývoj vesmíru, spojené s vývojom zložitosti. Tam, nepoznám odpoveď.“

Susskind možno špekuluje o vývoji vesmíru, ale jeho myšlienky o tom, prečo čierne diery rastú viac dovnútra ako von, stojí za to rozbaliť. Samozrejme, zo svojej podstaty je tento typ výskumu teoretický a nie je ľahké ho overiť alebo vyvrátiť peer review .

Ale sú tu celkom skvelé nápady, ktoré stojí za to rozbaliť. Aby sme to dosiahli, musíme sa na chvíľu vrátiť k základom. Takže... drž sa.

Zjednodušene povedané, čierne diery sú husté hmoty, ktoré deformujú priestor do takej miery, že dokonca aj svetlu (čítaj: informáciám) chýba úniková rýchlosť potrebná na výstup.

Prvé pevné teoretické základy pre takýto objekt sa prirodzene vynorili z matematiky za Einsteinovým všeobecná relativita už v roku 1915. Odvtedy boli fyzické objekty zodpovedajúce týmto predpovediam často pozorovanévisiace okolo stredov galaxií.

Bežnou analógiou je predstaviť si rozmery priestoru a času ako hladkú gumenú plachtu. Rovnako ako ťažký predmet prehĺbi gumenú vrstvu, hmotnosť deformuje geometriu časopriestoru.

Vlastnosti gumenej fólie nášho vesmíru znamenajú, že dokáže vytvoriť hlboký gravitačný lievik, ktorý sa natiahne „dole“ bez toho, aby sa natiahol oveľa ďalej „von“.

Väčšina objektov sa pri pridávaní materiálu rozťahuje „von“, nie „do vnútra“. Ako si to teda môžeme predstaviť? Gumové listy sú užitočné analógie, ale len do určitého bodu.

Aby sme pochopili, ako sa hmota správa na tomto super natiahnutom pozadí, musíme sa pozrieť inde. Našťastie má fyzika druhú knihu pravidiel o tom, ako vesmír funguje, nazývanú kvantová mechanika, ktorá popisuje, ako častice a ich sily interagujú.

Dve knihy pravidiel všeobecnej relativity a kvantovej mechaniky sa však nie vždy zhodujú. Malé veci interpretované cez optiku všeobecnej relativity nedávajú veľký zmysel. A veľké veci ako čierne diery produkujú nezmysel, keď sa aplikujú pravidlá kvantovej mechaniky.

To znamená, že nám chýba niečo dôležité – niečo, čo by nám umožnilo interpretovať funkciu ohýbania priestoru všeobecnej relativity z hľadiska konečných hmotností a častíc sprostredkujúcich silu.

Jeden uchádzač sa nazýva niečo korešpondencia anti-de Sitter/konformná teória poľa , skrátené na Ads/CFT. Toto je ' teória strún spĺňa myšlienku štvorrozmerného priestoru, ktorej cieľom je spojiť to najlepšie z kvantovej mechaniky a všeobecnej teórie relativity.

Na základe jeho rámca kvantová zložitosť a čierna diera – počet krokov potrebných na návrat do stavu pred čiernou dierou – sa odráža v jeho objeme .

Rovnaké myslenie je to, čo sa skrýva za ďalšou myšlienkou, ktorá láme mozogholografický princíp. Presné podrobnosti nie sú pre slabé povahy, ale zostávajú voľne dostupné na arXiv ak si chcete opraviť matematiku na tento deň.

Môže to znieť trochu ako sťahovanie filmov na plochu, len aby ste zistili, že je teraz zvnútra „väčšia“. Akokoľvek smiešne to znie, v extrémnom prostredí čiernej diery môže väčší výpočtový výkon skutočne znamenať väčší vnútorný objem.Aspoň to naznačuje Susskind's Ads/CFT modeling.

Teória strún sám o sebe je jedným z tých pekných nápadov prosiacich o empirickú výhru, takže sme ešte ďaleko od snúbencov kvantovej mechaniky a všeobecnej teórie relativity.

Susskindov návrh, že kvantová zložitosť je v konečnom dôsledku zodpovedná za objem čiernej diery, prinútil fyzikov premýšľať o dôsledkoch. Čierne diery predsa nie sú ako obyčajný priestor, takže nemôžeme očakávať, že budú platiť bežné pravidlá.

Ale ak niekto stojí za to počúvať na túto tému, je to pravdepodobne tento chlap.

Prednášky boli pôvodne sprístupnené na predtlačovom serveri arXiv a v roku 2020 boli vydaný ako kniha .

Verzia tohto článku bola prvýkrát publikovaná v decembri 2018.

O Nás

Publikácia Nezávislých, Osvedčených Skutočností O Správach O Zdraví, Priestore, Prírode, Technológii A Životnom Prostredí.