Симулирана црна дупка. Заслуга: Wikimedia CommonsCC By SA 2.5
Додека прво со стапалата го поминувате хоризонтот на настани (точката каде ништо не може да избега од гравитациското привлекување на црната дупка) не чувствувате никаква разлика. Но во еден момент, гравитацијата е толку посилна на стапалата отколку на главата, што сте растегнати сè до кинење. Или барем ова е сликата која што физичарите ја исцртале по предлагањето на општата теорија на релативност од страна на Ајнштајн во 1915 година. Во последните неколку години, се појавија нови можности за вашиот крај.
Мисловните експерименти се обидуваат да го решат парадоксот поставен од физичарот Стивен Хокинг во 1970-тите. Тој покажа дека двата главни столба на физиката – квантна механика и општа релативност – не може да важат во близина на црна дупка во нивната сегашна форма. Општата релативност објаснува како функционираат многу масивни објекти, додека квантната механика објаснува како функционираат многу мали објекти. За поголемиот дел од Универзумот, физичарите може да изберат кој сет од закони да го применат – општа релативност за галактички јата, квантна механика за забрзувач на честички. Но, црната дупка е истовремено и многу масивен и многу мал објект.
И тоа ја прави загатката толку интересна. Ако физичарите може да го одговорат прашањето за смрт од црна дупка, би биле многу поблиску до спојување на двата столба во единствена теорија за квантна гравитација, вели Џо Полчински, теоретски физичар на Калифорнискиот Универзитет во Санта Барбара кој работи на овој проблем. „Крајна цел е наоѓање на теорија што ги обединува силите на Универзумот.“
Парадоксот со информациите
Сегашната дебата кружи околу тоа како црните дупки се справуваат со заплеткани честички – објекти чии својства се поврзани квантно-механички, кога една од нив го поминува хоризонтот на настани. Тоа е слично на разгледувањето на човековата судбина, но поинтригантно за физичарите. На честичките може да се гледа како на пар коцки каде кога ја вртиме едната, другата магично се врти самата така што сумата од двете коцки е секогаш седум. Секоја честичка може да биде поврзана на овој начин само со еден партнер – физичарите ги нарекуваат „моногамни.“
Како функционира
Три начини да се умре. Заслуга: Илустрација на Дон Фолеј
Традиционално гледиште
Сликата
Според општата теорија на релативност, ништо не може да ѝ избега на црната дупка, па тие би требало да стануваат сè поголеми како што проголтуваат остатоци. Но во 70-тите години, Стивен Хокинг истакна дека со помош на квантна механика, материјата всушност може да избега. Квантната механика вели дека парови честички постојано се појавуваат и веднаш се самоуништуваат. Кога таков пар ќе се формира на хоризонтот на настани, една од нив може да падне во црната дупка додека другата може да скршне нанадвор наместо да исчезне. Таа честичка носи одредена материја надвор, и конечно црната дупка може целосно да испари.
Пропустот
Овој мал квантно механички ефект – наречен Хокингова радијација – има големи последици кои физичарите ги разрешуваат во моментов. Тие честички се поврзани како магичните коцки кај кои секогаш збирот е седум. Кога преживеаната честичка го губи својот партнер позади хоризонтот на настани, таа ќе се спои себеси со нова. Но според релативноста, честичката внатре во хоризонтот на настани не знае дека нешто е сменето, па сè уште смета дека е среќно врзана со својот партнер. Постои проблем со моногамијата, бидејќи преживеаниот парнер не може да се поврзе со нова честичка, а истовремено да биде поврзан и со старата.
Гледиште „огнен ѕид“
Сликата
Во 2012, истражувачи на Калифорнискиот Универзитет во Санта Барбара предложија решение на проблемот со моногамијата. Што ако преживеаниот партнер се откажал од поврзувањето со својот оригинален партнер кога таа честичка исчезнала од другата страна на хоризонтот на настани? „Разводот“ би ја направил квантната механика среќна. Би се развил огнен ѕид веднаш зад хоризонтот на настани затоа што секоја прекината врска би креирала мал излив на енергија, како раскинување на хемиска врска. Колективно, енергијата прави ѕид од оган кој би изгорел сè што ќе помине низ хоризонтот на настани.
Пропустот
За конструирање на огнениот ѕид, физичарите морале да занемарат едно од оригиналните својства на црна дупка: дека набљудувач кој го поминува хоризонтот на настани не чувствува никаква промена. Огнениот ѕид измачува многу физичари, но повеќето се согласуваат дека сценариото е корисно за расплеткување на деликатните проблеми што квантната механика ги предизвикува за црни дупки. Полчински, еден од авторите на студијата за огнен ѕид, се согласува дека ова веројатно не е конечниот одговор. „Шансите се дека оригиналната слика е сепак точна,“ вели тој – „иако не знаеме зошто.“
Гледиште „црвја дупка“
Сликата
Физичари од Принстон и Стенфорд предложија друго можно решение. Што ако, по претпоставка, двата партнери на преживеаната честичка – старата честичка позади хоризонтот на настани и новата надвор од него – се всушност истата честичка? Што ако проголтаниот партнер дошол до црвја дупка внатре во црната дупка што му овозможило да се појави на друго место? Преживеаната честичка би можела да се поврзе со неа, мислејќи дека пронашла нов партнер, додека пак проголтаната честичка не би ни забележила дека нешто воопшто се сменило (освен што би се нашла себеси во различен дел од Универзумот).
Пропустот
Црвјата дупка нуди навидум јасно решение за парадоксот. „Ова наликува на ниско-буџетен филм каде никогаш не ги гледате личноста еден и личноста два заедно, така што тие мора да се една иста личност,“ вели Рафаел Бусоу, физичар на Калифорнискиот Универзитет во Беркли. Но овој пристап не е усогласен со квантна механика на други начини, додава тој. „Јас не мислам дека овој пристап е толку ветувачки како што останатите сметаат.“ Па, дебатата продолжува.
Ова не е црната дупка на вашата галаксија
Сингуларитетите кои вшмукуваат светлина, опишани овде, се теоретски, не станува збор за вистинските супермасивни црни дупки кои се наоѓаат во центарот на Млечниот пат и други големи галаксии. На овие квантни црни дупки им се потребни стабилни, изолирани средини. Освен тоа, можеби ќе биде потребно подолго време од староста на Универзумот за да се појават нивните квантно-механички својства. Ова значи дека не постои можност експериментално да се тестираат многу од теориите за смрт од црна дупка, вели Дон Пејџ, теоретски физичар на Универзитетот во Алберта кој работел со Хокинг. „Тие се развиваат толку споро што нема да има повеќе луѓе за да ги тестираат. Се разбира, во секој случај би требало да сте малку луди за да паднете во црна дупка.“
Превод: Биљана Велинова
Извор: Popular Science
