Vaizdo kreditas: NASA
Stephenas Hawkingas ir Kipas Thorne'as gali būti skolingi Johnui Preskillui enciklopedijų rinkinį.
1997 m. Trys kosmologai paskelbė garsųjį lažybą, ar nebelieka informacijos, patenkančios į juodąją skylę, ty ar juodosios skylės vidų iš esmės keičia į ją patenkančių dalelių ypatybės.
Hawkingo tyrimai parodė, kad dalelės neturi jokio poveikio. Tačiau jo teorija pažeidė kvantinės mechanikos įstatymus ir sukūrė prieštaravimą, vadinamą „informacijos paradoksu“.
Dabar Ohajo valstijos universiteto fizikai pasiūlė sprendimą, naudodami stygų teoriją, teoriją, kuri teigia, kad visos visatos dalelės yra pagamintos iš mažyčių vibruojančių stygų.
Samiras Mathuras ir jo kolegos išvedė išsamų lygčių rinkinį, kuris tvirtai rodo, kad informacija ir toliau egzistuoja - surišta į milžinišką stygų vingį, kuris užpildo juodąją skylę nuo jo šerdies iki paviršiaus.
Išvados rodo, kad juodosios skylės nėra lygios, be bruožų, kaip mokslininkai ilgai galvojo.
Vietoj to, jie yra stangrūs „fuzzballs“.
Ohajo valstijos fizikos profesorius Mathuras įtaria, kad Hawkingas ir Thorne'as nebus ypač nustebinti tyrimo rezultato, kuris pasirodo žurnalo „Nuclear Physics B“ kovo 1 d. Numeryje.
Jų lažybose Kembridžo universiteto matematikos profesorius Hawkingas ir Caltech'o teorinės fizikos profesorius Thorne'as lažinojo, kad į juodąją skylę patenkanti informacija yra sunaikinama, o Preskilas - taip pat teorinės fizikos profesorius Caltech'e - priešingas vaizdas. Statymai buvo enciklopedijų rinkinys.
? Manau, kad dauguma žmonių atsisakė idėjos, kad informacija buvo sunaikinta, kai styginių teorijos idėja iškilo 1995 m., Matas pasakė. Tai yra tik tai, kad niekas nesugebėjo įrodyti, kad informacija išliko iki šiol.
Klasikiniame modelyje, kaip formuojasi juodosios skylės, supermasyvus objektas, toks kaip milžiniška žvaigždė, suyra, kad sudarytų labai mažą begalinio sunkio tašką, vadinamą išskirtinumu. Ypatingas erdvės regionas supa išskirtinumą, o bet kuris objektas, kertantis regiono sieną, žinomas kaip įvykių horizontas, yra įvilktas į juodąją skylę, niekada negrįšiantis.
Teoriškai net ne šviesa gali ištrūkti iš juodosios skylės.
Įvykio horizonto skersmuo priklauso nuo jį suformavusio objekto masės. Pavyzdžiui, jei saulė sugriūtų į išskirtinumą, jos įvykio horizontas būtų matuojamas maždaug 3 kilometrų (1,9 mylių) atstumu. Jei Žemė sektųsi pavyzdžiu, jos įvykio horizontas būtų tik 1 centimetras (0,4 colio).
Norėdami išsiaiškinti, kas yra regione tarp išskirtinumo ir jo įvykių horizonto, fizikai visada tiesiogine prasme piešė tuščią dalį. Nesvarbu, kokio tipo medžiaga sudarė išskirtinumą, įvykio horizonto viduje esanti sritis neturėjo jokios struktūros ar išmatuojamų savybių.
Ir čia slypi problema.
? Klasikinės teorijos problema yra ta, kad jūs galite panaudoti bet kokį dalelių derinį, kad padarytumėte juodąją skylę - protonus, elektronus, žvaigždes, planetas, kad ir kas būtų - ir tai nieko nepadarys. Turi būti milijardai būdų, kaip padaryti juodąją skylę, tačiau klasikiniame modelyje galutinė sistemos būsena visada yra ta pati ,? Matas pasakė.
Jis paaiškino, kad toks vienodumas pažeidžia kvantinį mechaninį grįžtamumo dėsnį. Fizikai turi sugebėti atsekti bet kurio proceso galutinį produktą, įskaitant procesą, kuris sukuria juodąją skylę, prie sąlygų, kurios jį sukūrė.
Jei visos juodosios skylės yra vienodos, tada jokios juodosios skylės negalima atsekti iki unikalios jos pradžios, o bet kokia informacija apie ją sukūrusias daleles amžinai prarandama tuo metu, kai susidaro skylė.
? Dabar niekas tuo netiki, bet ir klasikiniame argumente niekas negalėjo rasti nieko blogo? Matas pasakė. Dabar galime pasiūlyti, kas nutiko.
2000 m. Styginiai teoretikai įvardijo informacijos paradokso numerį aštuoni iš dešimties fizikos problemų, kurias reikia išspręsti per kitą tūkstantmetį, sąraše. Į tą sąrašą buvo įtraukti tokie klausimai, koks yra protono tarnavimo laikas? ir kaip kvantinė gravitacija gali padėti paaiškinti visatos kilmę?
Mathuras pradėjo nagrinėti informacinį paradoksą, kai buvo Masačusetso technologijos instituto docentas, ir visą laiką užpuolė šią problemą, 2000 m. Įstojęs į Ohajo valstijos fakultetą.
Su doktorantu Olegu Luninu Mathuras apskaičiavo objektų, esančių tarp paprastų stygų būsenų ir didelių klasikinių juodųjų skylių, struktūrą. Užuot buvę mažyčiais daiktais, jie pasirodė dideli. Neseniai jis ir du doktorantai - Ashish Saxena ir Yogesh Srivastava - nustatė, kad tas pats „fuzzball“ paveikslas toliau galiojo objektai, labiau primenantys klasikinę juodąją skylę. Tie nauji rezultatai atsiranda B branduolio fizikoje.
Remiantis stygų teorija, visos pagrindinės Visatos dalelės - protonai, neutronai ir elektronai - yra pagamintos iš skirtingų stygų derinių. Tačiau tokios mažos kaip stygos, Mathuras tiki, kad jos gali sudaryti dideles juodąsias skylutes per reiškinį, vadinamą trupmenine įtampa.
Pasak jo, stygos yra ištempiamos, tačiau kiekviena jų, kaip ir gitaros stygos, patiria tam tikrą įtampą. Esant trupmeninei įtampai, įtampa mažėja, nes stygos ilgėja.
Lygiai taip, kaip ilgą gitaros stygą lengviau nuskinti nei trumpą gitaros stygą, ilgą kvantinių mechaninių stygų, sujungtų kartu, stygas lengviau ištempti nei vieną stygą, sakė Mathuras.
Taigi, kai daugybė stygų susilieja, kaip kad jos suformuotų daugybę dalelių, reikalingų labai masyviam daiktui, pavyzdžiui, juodosios skylės, sujungtas stygos rutulys yra labai tamprus ir išsiplečia iki plataus skersmens.
Kai Ohajo valstijos fizikai apskaičiavo iš neryškios juodosios skylės, padarytos iš stygų, skersmens formulę, jie nustatė, kad ji atitinka juodosios skylės įvykio horizonto skersmenį, kurį pasiūlė klasikinis modelis.
Kadangi Mathur'o spėjimai rodo, kad stygos ir toliau egzistuoja juodosios skylės viduje, o stygų pobūdis priklauso nuo dalelių, kurios sudarė pradinę šaltinio medžiagą, tada kiekviena juoda skylė yra tokia pat unikali, kaip ir žvaigždės, planetos ar galaktika. kad tai suformavo. Bet kurios vėlesnės medžiagos, patekusios į juodąją skylę, stygos taip pat liktų atsekamos.
Tai reiškia, kad juodąją skylę galima atsekti pradinėse jos sąlygose, o informacija išlieka.
Šį tyrimą iš dalies rėmė JAV energetikos departamentas.
Originalus šaltinis: Ohajo valstijos universiteto informacinė spauda
