Tātad jūs esat tur, gatavojaties izlēkt melnajā caurumā. Kas, iespējams, varētu gaidīt, kaut gan pret visiem iespējamiem variantiem jums kaut kā jāizdzīvo? Kur jūs galu galā būtu un kādas aizraujošas pasakas jūs varētu pārspēt, ja jums izdotos iekrist atpakaļceļā?
Vienkārša atbilde uz visiem šiem jautājumiem ir, kā skaidro profesors Ričards Massejs: "Kas zina?" Būdams Karaliskās biedrības pētnieks Darhemas universitātes Skaitļošās kosmoloģijas institūtā, Massey pilnībā apzinās, ka melno caurumu noslēpumi ir dziļi. "Kritums caur notikumu horizontu burtiski tiek pārsniegts aiz plīvura - tiklīdz kāds to apdzen, neviens nekad nevarētu nosūtīt ziņojumu atpakaļ," viņš sacīja. "Viņus milzīgais gravitācija bija sagrauzusi gabalos, tāpēc es šaubos, ka jebkurš, kurš izkrīt, nokļūs jebkur."
Ja tā izklausās pēc vilšanās - un sāpīga -, tad to var gaidīt. Kopš tika uzskatīts, ka Alberta Einšteina vispārējā relativitātes teorija paredzēja melnos caurumus, sasaistot telpas laiku ar gravitācijas darbību, ir zināms, ka melnie caurumi rodas masīvas zvaigznes nāves dēļ, atstājot aiz sevis nelielu, blīvu paliekošu kodolu. Pieņemot, ka šai serdei ir vairāk nekā trīs reizes lielāka nekā saules masa, smagums pārsniegtu tiktāl, ka tas pats iekristu vienā punktā jeb singularitāte, ko saprot kā melnā cauruma bezgalīgi blīvo kodolu.
Iegūtajam neapdzīvojamajam melnajam caurumam būtu tik spēcīgs gravitācijas vilkme, ka pat gaisma to nevarētu izvairīties. Tātad, ja jūs pēc tam nonāktu notikumu horizontā - vietā, kur gaisma un matērija var iziet tikai uz iekšu, kā to ierosinājis vācu astronoms Kārlis Švarcšilds, - no tā nevar aizbēgt. Pēc Masseja teiktā, plūdmaiņas spēki jūsu ķermeni sagrauzīs atomu daļās (vai arī “spageti”, kā tas arī ir zināms), un objekts galu galā tiks saspiests pie singularitātes. Ideja, ka jūs varētu izlekt kaut kur - varbūt otrā pusē -, šķiet pilnīgi fantastiska.
Kas par tārpu caurumu?
Vai tas ir? Gadu gaitā zinātnieki ir izpētījuši iespēju, ka melnie caurumi varētu būt tārpi citām galaktikām. Tie, iespējams, pat ir ceļš uz citu Visumu, kā daži ir ieteikuši.
Šāda ideja kādu laiku ir virzījusies uz priekšu: Einšteins kopā ar Nātanu Rozenu apvienoja teorijas tiltus, kas 1935. gadā savieno divus dažādus kosmosa laika punktus. Bet tas ieguva svaigu augsni 1980. gados, kad fiziķis Kips Torns - viens no pasaules vadošie eksperti par Einšteina vispārējās relativitātes teorijas astrofizisko nozīmi - izraisīja diskusiju par to, vai objekti varētu fiziski iziet cauri tiem.
"Kipras Torna populārās grāmatas lasīšana par tārpiem ir tas, kas mani pirmoreiz satracināja par fiziku kā bērnu," sacīja Massey. Bet nešķiet, ka tārpi ir.
Patiešām, Torns, kurš aizdeva savus ekspertu padomus Holivudas filmas “Interstellar” producentu komandai, savā grāmatā “Starpzvaigžņu zinātne” (WW Norton) savā visumā neredz objektus, kas novecojot varētu kļūt par tārpiem. un uzņēmums, 2014). Torns pastāstīja Space.com, ka braucieni pa šiem teorētiskajiem tuneļiem, visticamāk, paliks zinātniskā fantastika, un noteikti nav pārliecinošu pierādījumu, ka melnais caurums varētu pieļaut šādu pāreju.
Bet problēma ir tā, ka mēs nevaram pieiet tuvu, lai redzētu sevi. Kāpēc mēs pat nevaram nofotografēt jebko, kas notiek melnā cauruma iekšpusē - ja gaisma nevar izbēgt no to milzīgās smaguma pakāpes, tad neko nevar notvert ar kameru. Teorija liecina, ka viss, kas pārsniedz notikumu horizontu, tiek vienkārši pievienots melnajam caurumam, un jo vairāk, jo laiks kropļo tuvu šai robežai, tas, šķiet, notiks neticami lēni, tāpēc atbildes nebūs ātri gaidāmā.
"Es domāju, ka standarta stāsts ir tāds, ka tie noved pie laika beigām," sacīja Hārvarda universitātes astronomijas un fizikas profesors Douglas Finkbeiners. "Tāls novērotājs neredzēs, ka viņu astronautu draugs iekrīt melnajā caurumā. Tuvojoties notikuma horizontam, viņi kļūs sarkanāki un gaišāki. Bet draugs iekrīt tieši vietā, kas atrodas ārpus" uz visiem laikiem ". Ko tas nozīmē. "
Varbūt melnais caurums ved uz balto caurumu
Noteikti, ja melnie caurumi ved uz citu galaktikas daļu vai citu Visumu, tad otrā pusē tiem vajadzētu būt kaut kam pretī. Vai tas varētu būt baltais caurums - teorija, ko 1964. gadā izvirzīja krievu kosmologs Igors Novikovs? Novikovs ierosināja, ka melnais caurums ir saistīts ar iepriekš pastāvošo balto caurumu. Atšķirībā no melnā cauruma, baltais caurums ļaus gaismai un matērijai iziet, bet gaisma un matērija nevarēs iekļūt.
Zinātnieki turpināja izpētīt iespējamo melno un balto caurumu saistību. Savā 2014. gada pētījumā, kas publicēts žurnālā Physical Review D, fiziķi Karlo Rovelli un Hal M. Haggards apgalvoja, ka “ir ierobežots Einšteina vienādojumus apmierinošs klasisks rādītājs ārpus ierobežotā telpas-laika apgabala, kurā matērija sabrūk melnajā caurumā un pēc tam rodas no brīdi caurums. " Citiem vārdiem sakot, visu materiālo melno caurumu norīšana varētu tikt izsvītrota, un melnie caurumi mirstot var kļūt par baltajiem caurumiem.
Melnā cauruma sabrukums būtu tālu no tā, ka tiek iznīcināta tā absorbētā informācija. Tā vietā tā piedzīvos kvantu atlēcienu, ļaujot informācijai izkļūt. Ja tas tā būtu, tas nedaudz paskaidrotu bijušā Kembridžas universitātes kosmologa un teorētiskā fiziķa Stefana Hokinga priekšlikumu, kurš septiņdesmitajos gados izpētīja iespēju, ka kvantu svārstību rezultātā melnie caurumi izstaro daļiņas un radiāciju - termisko siltumu. .
"Hokings teica, ka melnais caurums nav mūžīgs," sacīja Finkbeiners. Hokings aprēķināja, ka radiācijas dēļ melnais caurums zaudē enerģiju, sarūk un pazūd, kā aprakstīts viņa 1976. gada rakstā, kas publicēts žurnālā Physical Review D. Ņemot vērā viņa apgalvojumus, ka izstarotais starojums būs nejaušs un nesatur informāciju par iekritušo, melnais caurums, eksplodējot, izdzēsīs kravas informāciju.
Tas nozīmēja, ka Hokinga ideja bija pretrunā ar kvantu teoriju, kurā teikts, ka informāciju nevar iznīcināt. Fizika norāda, ka informāciju vienkārši kļūst grūtāk atrast, jo, ja tā pazūd, kļūst neiespējami zināt pagātni vai nākotni. Hokinga ideja noveda pie “melnā cauruma informācijas paradoksa”, un tā zinātniekus jau sen satrauc. Daži ir teikuši, ka Hokings bija vienkārši kļūdījies, un pats vīrietis pat paziņoja, ka ir pieļāvis kļūdu zinātniskās konferences laikā Dublinā 2004. gadā.
Tātad, vai mēs atgriežamies pie melno caurumu koncepcijas, kas izstaro saglabātu informāciju un izmet to caur balto caurumu? Var būt. Viņu 2013. gada pētījumā, kas publicēts Physical Review Letters, Jorge Pullin Luiziānas Valsts universitātē un Rodolfo Gambini Republikas universitātē Montevideo, Urugvajā, melnajam caurumam pielietoja cilpas kvantu gravitāciju un secināja, ka gravitācija palielinājās pret kodolu, bet samazinājās un plonējās neatkarīgi no tā, kas ienāca citā Visuma reģionā. Rezultāti deva papildu pārliecību idejai par melnajiem caurumiem, kas kalpo kā portāls. Šajā pētījumā singularitāte neeksistē, un tāpēc tā neveido necaurlaidīgu barjeru, kas beidzas ar šķelšanos neatkarīgi no tā, ar ko tā sastopas. Tas arī nozīmē, ka informācija nepazūd.
Varbūt melnie caurumi nekur neiet
Tomēr fiziķi Ahmeds Almheiri, Donalds Marolfs, Džozefs Polčinskis un Džeimss Sulijs joprojām uzskatīja, ka Hokings varēja kaut ko darīt. Viņi strādāja pie teorijas, kas kļuva pazīstama kā AMPS ugunsmūris vai melnā cauruma ugunsmūra hipotēze. Pēc viņu aprēķiniem kvantu mehānika varēja notikumu horizontu pārvērst milzu uguns sienā, un viss, kas nonāk saskarē, vienā mirklī sadedzinās. Šajā ziņā melnie caurumi nekur neved, jo nekas nekad nevarēja iekļūt iekšā.
Tas tomēr pārkāpj Einšteina vispārējo relativitātes teoriju. Kādam, kas šķērso notikuma horizontu, patiesībā nevajadzētu izjust lielas grūtības, jo objekts atrodas brīvā kritienā un, balstoties uz ekvivalences principu, šis objekts - vai cilvēks - nejūt smaguma graujošās sekas. Tas varētu sekot citur Visumā esošajiem fizikas likumiem, bet pat ja tas nebūtu pretrunā ar Einšteina principu, tas grautu kvantu lauka teoriju vai liek domāt, ka informāciju var pazaudēt.
Melnais caurums nenoteiktības
Soli uz priekšu Hokings vēlreiz. 2014. gadā viņš publicēja pētījumu, kurā viņš izvairījās no notikumu horizonta esamības - tas nozīmē, ka nekas nav kur sadedzināt - sakot, ka gravitācijas sabrukums tā vietā radīs “redzamu horizontu”.
Šis horizonts apturētu gaismas starus, mēģinot attālināties no melnā cauruma pamatiem, un saglabājas “laika posmā”. Pārdomājot, acīmredzamie apvāršņi īslaicīgi saglabā matēriju un enerģiju, pirms tos izšķīdina un atbrīvo vēlāk. Šis skaidrojums vislabāk atbilst kvantu teorijai - kas saka, ka informāciju nevar iznīcināt - un, ja tas kādreiz tika pierādīts, tas liek domāt, ka jebkas varētu izkļūt no melnā cauruma.
Hokings gāja tik tālu, ka, sakot, ka melnie caurumi pat nepastāv. "Melnie caurumi ir jādefinē kā gravitācijas lauka metastāli saistītie stāvokļi," viņš rakstīja. Nebūtu singularitātes, un, lai gan redzamais lauks smaguma dēļ virzītos uz iekšu, tas nekad nesasniegtu centru un nostiprinātos blīvā masā.
Un tomēr viss, kas tiek izstarots, nebūs tādas informācijas veidā kā norīts. Būtu neiespējami izdomāt, kas notika, aplūkojot notiekošo, kas rada pašas problēmas - it īpaši cilvēkam, kurš, teiksim, ir nonācis šādā satraucošā stāvoklī. Viņi nekad vairs nejustos tāpat!
Ir skaidrs, ka šis noslēpums vēl ilgu laiku būs norīt daudz vairāk zinātnisko stundu. Rovelli un Frančeska Vidotto nesen ierosināja, ka tumšās vielas sastāvdaļu varētu veidot iztvaikojušo melno caurumu paliekas, un Hjūkinga papīrs uz melnajiem caurumiem un “mīkstajiem matiem” tika izdots 2018. gadā, un tas apraksta, kā nulles enerģijas daļiņas tiek atstātas ap punktu bez atgriešanās, notikumu horizonts - ideja, kas liek domāt, ka informācija netiek zaudēta, bet tiek notverti.
Tas lidoja, saskaroties ar teorijas par matiem, kuru izteica fiziķis Džons Arčibalds Vīlers, un strādāja, pamatojoties uz to, ka divi melnie caurumi novērotājam nebūs atšķirami, jo neviens no daļiņu fizikas īpašajiem pseido lādiņiem netiks saglabāts. Tā ir ideja, par kuru zinātnieki runā, taču ir vēl kāds ceļš ejams, pirms tā tiek uzskatīta par atbildi uz to, kur ved melnie caurumi. Ja tikai mēs varētu atrast veidu, kā izlēkt vienā.
