Црните дупки не заслужуваат лоша репутација, според едно истражување. Заслуга: НАСА/Wikimedia
Во филмот Интерстелар, главниот карактер Купер успева да избега од црна дупка на време за да ја види својата ќерка Марф во нејзините последни денови. Некои тврдат дека филмот е толку научно поткрепен што треба да се предава во училиштата. Многу научници, пак, веруваат дека во реалноста било што испратено во црна дупка веројатно би било уништено. Но, ново истражување предлага дека сепак тоа може не е така.
Истражувањето вели дека, наместо да биде уништен, човек што паѓа во црна дупка всушност би бил апсорбиран во холограм – без воопшто да забележи. Трудот ја предизвикува спротивставената теорија која тврди дека секој кој ќе падне во црна дупка удира во „огнен ѕид“ и е веднаш уништен.
Црните дупки на Хокинг
Пред 40 години, Стивен Хокинг дојде до шокантно откритие дека црните дупки всушност не се црни. Класичната физика укажува дека сè што ќе помине низ хоризонтот на црната дупка не може никогаш да избега. Но Хокинг покажа дека црните дупки постојано емитираат радијација ако се земат предвид квантните ефекти. За жал, за типични астрофизички црни дупки, температурата на оваа радијација е многу пониска од онаа на космичкиот микробранов фон, што значи дека не може да се детектира со сегашната технологија.
Хокинговите пресметки се збунувачки. Ако црна дупка постојано емитира радијација, таа постојано ќе губи маса – сè до испарување. Хокинг сфатил дека ова претставува парадокс: ако црна дупка може да испари, информацијата за неа ќе биде изгубена засекогаш. Ова значи дека дури и да можеме да ја измериме радијацијата од црна дупка, не можеме никогаш да заклучиме како таа била формирана. Ова прекршува важен закон во квантната механика кој вели дека информацијата не може да биде загубена, ниту креирана.
Друг пристап да се погледне на ова е дека Хокинговата радијација поставува проблем со детерминизам за црни дупки. Детерминизам подразбира дека состојбата на Универзумот во даден момент е уникатно одредена од неговата состојба во било кој друг момент. На овој начин можеме да ја следиме неговата еволуција од астрономски и математички аспект преку квантна механика.
Многу теории, но само еден начин да дознаеме со сигурност. Заслуга: NASA/Flickr, CC BY-SA
Ова значи дека загубата на детерминизам би морала да произлезе од усогласување на квантната механика со Ајнштајновата теорија за гравитација – познато тежок проблем и крајна цел за многу физичари. Физиката на црни дупки нуди тест за секоја потенцијална теорија за квантна гравитација. Која и да е вашата теорија, мора да објаснува што се случува со информацијата за историјата на една црна дупка.
Потребни беа две децении за научниците да дојдат до решение. Тие предложија дека информацијата зачувана во една црна дупка е пропорционална со нејзината површина (во две димензии), а не со нејзиниот волумен (три димензии). Ова може да биде објаснето со квантна гравитација, каде трите просторни димензии може да бидат реконструирани од дво-димензионален свет без гравитација – како холограм. Кратко потоа, теоријата на струните, најпроучуваната теорија за квантна гравитација, се покажа како холографска на овој начин.
Користејќи холографија можеме да го опишеме испарувањето на црната дупка во дводимензионален свет без гравитација, за кој важат вообичаените закони на квантна механика. Овој процес е детерминистички, со мали несовршености во зрачењето кое ја опфаќа историјата на црната дупка. Така, холографијата ни кажува дека информацијата не е изгубена во црните дупки, но пронаоѓањето на пропустот во Хокоинговите аргументи се покажало како изненадувачки тешко.
„Нејасни топки“ наспроти „огнени ѕидови“
Како точно изгледаат црните дупки опишани од квантна теорија е тешко да се открие. Во 2003, Самир Матур предложи дека црните дупки се во суштина „нејасни топки“ (fuzzballs), каде не постои остар хоризонт. Квантни флуктуации околу хоризонтот евидентираат информации за историјата на дупката и на овој начин решението на Матур го решава парадоксот со загуба на информации. Сепак идејата била критикувана бидејќи укажува дека некој кој паѓа во ваква топка има различно искуство од некој кој паѓа во црна дупка опишано според општата теорија на релативност на Ајнштајн.
Описот на црна дупка според општата теорија на релативност е дека откако ќе се помине хоризонтот на настани – површината на црната дупка, може да се оди сè подлабоко. Како што одиме подлабоко, просторот и времето се искривуваат додека не достигнат точка наречена „сингуларитет“ во која законите на физиката престануваат да постојат. (Сепак, во реалноста, би биле мртви во доста рана фаза на ова патување бидејќи би биле растргнати од интензивни плимни сили).
Во универзумот на Матур, не постои ништо позади нејасниот хоризонт на настани. Во моментов, спротивставена теорија во квантна гравитација е дека доколку некој би паднал во црна дупка, би удрил во „огнен ѕид“ и би бил веднаш уништен. Предлогот за „огнен ѕид“ е критикуван бидејќи однесувањето на огнените ѕидови на хоризонтот драстично се разликува од црните дупки опишани со општата теорија на релативност.
Но аргументите на Матур се дека за надворешен набљудувач, некој кој паѓа во ваква нејасна топка изгледа речиси исто како некој кој паѓа во Ајнштајнова црна дупка, иако оние кои всушност паѓаат би имале различни искуства. Матур користел експлицитно објаснување за посебен тип на нејасни топки во своите аргументи. Такви специјални нејасни топки се веројатно многу поразлични од оние кои се потребни за објаснување на астрофизичките црни дупки.
Дебатата за што всушност се случува кога некој паѓа во црна дупка веројатно ќе продолжи уште некое време. Клучното прашање не е дали хоризонтскиот регион е реконструиран како холограм, туку како точно тоа се случува.
Превод: Биљана Велинова
Извор: IFL Science
