Taigi jūs jau ruošiatės šokti į juodąją skylę. Ko gali laukti, jei vis dėlto turėtum išgyventi? Kur galų gale atsidursite ir kokias varginančias pasakas galėtumėte panaudoti, jei jums pavyktų pakreipti kelią atgal?
Paprastas atsakymas į visus šiuos klausimus, kaip aiškina profesorius Richardas Massey, „Kas žino?“ Būdama Karališkosios visuomenės tyrinėtoja Durham universiteto Kompiuterinės kosmologijos institute, Massey puikiai supranta, kad juodųjų skylių slėpiniai slypi giliai. „Patekimas į įvykio horizontą tiesiogine prasme peržengia šydą - kas nors peržengs jį, niekas niekada negalėjo nusiųsti pranešimo atgal“, - sakė jis. "Jie bus suplėšyti į gabalus dėl didžiulės gravitacijos, todėl abejoju, ar kas nors pateks pro bet kur."
Jei tai skamba kaip nuviliantis ir skaudus atsakymas, tada to reikia tikėtis. Nuo tada, kai buvo manoma, kad Alberto Einšteino bendroji reliatyvumo teorija numatė juodąsias skyles, susiedama erdvės laiką su gravitacijos poveikiu, buvo žinoma, kad juodosios skylės atsiranda dėl didžiulės žvaigždės mirties, paliktos už mažos, tankios liekanos šerdies. Darant prielaidą, kad ši šerdis turi daugiau nei tris kartus didesnę nei saulės masę, gravitacija būtų tokia sunki, kad ji patektų į save į vieną tašką arba išskirtinumą, suprantamą kaip juodosios skylės be galo tankią šerdį.
Gauta negyvenamoji juodoji skylė turės tokį galingą gravitacinį trauką, kad net šviesa to negalėjo išvengti. Taigi, jei jūs atsidursite įvykio horizonte - taške, kuriame šviesa ir materija gali praeiti tik į vidų, kaip pasiūlė vokiečių astronomas Karlas Schwarzschildis, nėra pabėgimo. Anot Massey, potvynio jėgos sumažintų jūsų kūną į atomų atšakas (arba „spagečio formavimą“, kaip tai taip pat žinoma), o objektas galų gale būtų sutraiškytas dėl išskirtinumo. Mintis, kad galėtumėte kažkur pasirodyti, galbūt kitoje pusėje, atrodo visiškai fantastiška.
O kaip kirminas?
Ar tai yra? Bėgant metams mokslininkai išnagrinėjo galimybę, kad juodosios skylės galėtų būti kirmgraužos kitoms galaktikoms. Jie netgi gali būti kelias į kitą visatą, kaip kai kurie siūlė.
Tokia idėja kurį laiką sklandė: Einšteinas kartu su Nathanu Rosenu sudarė teoretikų tiltus, jungiančius du skirtingus erdvės laiko taškus 1935 m. Tačiau ši idėja įgavo naują pagrindą 1980 m., Kai fizikas Kipas Thorne'as - vienas iš pasaulio pagrindiniai ekspertai, nagrinėjantys Einšteino bendrosios reliatyvumo teorijos astrofizinius padarinius, iškėlė diskusiją apie tai, ar objektai galėtų fiziškai judėti per juos.
„Perskaičius populiarią Kipo Thorne'o knygą apie kirminus, kas mane pirmiausia sužavėjo kaip fizika, - sakė Massey. Tačiau neatrodo, kad yra kirminų.
Iš tikrųjų Thorne'as, paskolinęs savo ekspertų patarimus Holivudo filmo „Interstellar“ gamybos komandai, savo knygoje „Tarpžvaigždinių mokslas“ (WW Norton) nematome objektų, kurie senstant galėtų tapti sliekinėmis žnyplėmis. ir įmonė, 2014). Thorne'as sakė „Space.com“, kad kelionės per šiuos teorinius tunelius greičiausiai išliks mokslinė fantastika ir tikrai nėra jokių tvirtų įrodymų, kad juodoji skylė galėtų leisti tokį praėjimą.
Tačiau problema yra ta, kad negalime prisiartinti, kad pamatytume patys. Kodėl net negalime fotografuoti nieko, kas vyksta juodosios skylės viduje - jei šviesa negali ištrūkti iš jų didžiulės gravitacijos, nieko negalima užfiksuoti fotoaparatu. Dabartinė teorija rodo, kad viskas, kas peržengia įvykio horizontą, tiesiog pridedama prie juodosios skylės ir, be to, kadangi laikas iškraipomas arti šios ribos, tai įvyks neįtikėtinai lėtai, todėl atsakymai nebus greiti būsimas.
„Manau, kad standartinė istorija yra tokia, kad jie veda į laiko pabaigą“, - teigė Harvardo universiteto astronomijos ir fizikos profesorius Douglasas Finkbeineris. "Toli stebėtojas nematys, kad jų astronautų draugas patenka į juodąją skylę. Artėjant įvykio horizontui jie bus tik raudonesni ir blankesni. Tačiau draugas patenka tiesiai į vietą, esančią už„ amžinai “. Ką tai reiškia “.
Gal juodoji skylė veda prie baltosios skylės
Be abejo, jei juodosios skylės veda į kitą galaktikos dalį ar kitą visatą, kitoje pusėje turėtų būti kažkas priešingos. Ar tai gali būti baltoji skylė - teorija, kurią 1964 m. Pateikė Rusijos kosmologas Igoris Novikovas? Novikovas pasiūlė, kad juodoji skylė susietų su praeityje egzistavusia balta skyle. Skirtingai nuo juodosios skylės, baltoji skylė leis palikti šviesą ir materiją, tačiau šviesa ir materija negalės patekti.
Mokslininkai toliau tyrinėjo galimą juodųjų ir baltųjų skylių ryšį. Savo 2014 m. Tyrime, paskelbtame žurnale „Physical Review D“, fizikai Carlo Rovelli ir Hal M. Haggard teigė, kad „egzistuoja klasikinė metrika, tenkinanti Einšteino lygtis už riboto erdvės-laiko regiono ribų, kur materija sugriūva į juodąją skylę, o po to iškyla iš šiek tiek skylė “. Kitaip tariant, visos prarytos medžiagos juodosios skylės gali būti išplatintos, o mirusios juodosios skylės gali tapti baltosiomis skylėmis.
Juodosios skylės griūtis būtų visiškai sunaikinta, jei ji sugeria informaciją. Vietoj to jis patirs kvantinį atšokimą, leisdamas informacijai ištrūkti. Jei taip būtų, tai paaiškintų buvusio Kembridžo universiteto kosmologo ir teorinio fiziko Stepheno Hawkingo pasiūlymą, kuris aštuntajame dešimtmetyje ištyrė galimybę, kad dėl kvantinių svyravimų juodosios skylės skleidžia daleles ir radiaciją - šiluminę šilumą. .
„Hawkingas sakė, kad juodoji skylė neišlieka amžinai“, - teigė Finkbeineris. Hawkingas apskaičiavo, kad dėl radiacijos juodoji skylė praranda energiją, susitraukia ir išnyksta, kaip aprašyta jo 1976 m. Publikuotame leidinyje „Physical Review D.“. Atsižvelgiant į jo teiginius, kad skleidžiama radiacija bus atsitiktinė ir joje nėra informacijos apie tai, kas pateko, juodoji skylė, sprogusi, ištrins daugybę informacijos.
Tai reiškė, kad Hawkingo idėja prieštaravo kvantinei teorijai, teigiančiai, kad informacijos negalima sunaikinti. Fizikos būsenose informaciją tiesiog sunkiau rasti, nes praradus ją tampa neįmanoma žinoti apie praeitį ar ateitį. Hawkingo idėja paskatino „juodosios skylės informacijos paradoksą“ ir ji seniai sujaukė mokslininkus. Kai kurie teigė, kad Hawkingas buvo tiesiog neteisus, o pats vyras net paskelbė padaręs klaidą per mokslinę konferenciją Dubline 2004 m.
Taigi, ar grįžtame prie juodųjų skylių, skleidžiančių išsaugotą informaciją ir išmetančios ją atgal per baltąją skylę, idėjos? Gal būt. Savo 2013 m. Tyrime, paskelbtame „Physical Review Letters“, Jorge Pullin Luizianos valstijos universitete ir Rodolfo Gambini Respublikos universitete Montevidėjuje, Urugvajuje, pritaikė kilpinę kvantinę gravitaciją juodojoje skylėje ir nustatė, kad gravitacija padidėjo link šerdies, tačiau sumažėjo ir paslydo. kas įeidavo į kitą visatos regioną. Rezultatai suteikė papildomos reikšmės juodųjų skylių, esančių portalu, idėjai. Šiame tyrime išskirtinumas neegzistuoja, todėl jis nesudaro neperžengiamo barjero, galinčio sutraiškyti viską, su kuo jis susiduria. Tai taip pat reiškia, kad informacija neišnyksta.
Gal juodosios skylės niekur neina
Tačiau fizikai Ahmedas Almheiri, Donaldas Marolfas, Josephas Polchinski ir Jamesas Sully vis dar manė, kad Hawkingas galėjo būti susijęs su kažkuo. Jie dirbo remdamiesi teorija, kuri tapo žinoma kaip AMPS ugniasienė arba juodosios skylės ugniasienės hipotezė. Jų skaičiavimais, kvantinė mechanika galėjo įvykio horizontą paversti milžiniška ugnies siena ir viskas, kas liečiasi, akimirksniu sudegs. Ta prasme juodosios skylės niekur neveda, nes niekas niekada negalėjo patekti į vidų.
Tačiau tai pažeidžia Einšteino bendrąją reliatyvumo teoriją. Kas nors, kertantis įvykio horizontą, iš tikrųjų neturėtų jausti didelių sunkumų, nes objektas patektų į laisvą kritimą ir, remiantis lygiavertiškumo principu, tas objektas - ar asmuo - nejustų kraštutinio sunkio poveikio. Jis galėtų vadovautis fizikos dėsniais, egzistuojančiais visur kitoje Visatoje, tačiau net jei jis neprieštarautų Einšteino principui, jis pakenktų kvantinio lauko teorijai arba manytų, kad informacija gali būti prarasta.
Juodoji nežinomybės skylė
Žingsnis į priekį dar kartą Hawkingas. 2014 m. Jis paskelbė tyrimą, kuriame vengė įvykių horizonto egzistavimo - tai reiškia, kad nėra ko degti - sakydamas, kad gravitacinis griūtis vietoj to sukurs „matomą horizontą“.
Šis horizontas sustabdytų šviesos spindulius, bandančius atitrūkti nuo juodosios skylės šerdies, ir išliktų „tam tikrą laiką“. Jam permąstant, akivaizdūs horizontai laikinai išlaiko materiją ir energiją, prieš juos ištirpindami ir paleisdami vėliau. Šis paaiškinimas labiausiai tinka kvantinei teorijai, kuri sako, kad informacijos negalima sunaikinti, ir, jei ji kada nors buvo įrodyta, tai rodo, kad kas nors galėtų ištrūkti iš juodosios skylės.
Hawkingas pasakė, kad juodųjų skylių net nėra. „Juodosios skylės turėtų būti iš naujo apibrėžtos kaip metastabilios surištos gravitacinio lauko būsenos“, - rašė jis. Nebūtų išskirtinumo ir nors regimasis laukas judėtų į vidų dėl sunkio jėgos, jis niekada nepasieks centro ir įsitvirtins tankioje masėje.
Ir vis dėlto tai, kas skleidžiama, nebus tokia, kokia ji praryjama. Neįmanoma išsiaiškinti, kas įvyko žiūrint į tai, kas išeina, o tai sukelia savų problemų - tarkime, žmogui, atsidūrusiam tokioje nerimą keliančioje padėtyje. Jie niekada nebejaus to paties!
Aišku, ši paslaptis ilgą laiką praras dar daugiau mokslo valandų. Neseniai Rovelli ir Francesca Vidotto pasiūlė, kad tamsiosios medžiagos komponentą galėtų sudaryti išgaravusių juodųjų skylių likučiai, o 2018 m. Buvo išleistas Hawkingo popierius ant juodųjų skylių ir „minkštų plaukų“, kuriame aprašoma, kaip nulinės energijos dalelės paliekamos aplink tašką. negrįžimo, įvykio horizontas - idėja, rodanti, kad informacija nėra prarandama, bet užfiksuojama.
Tai skrido susidūrus su fiziko Johno Archibaldo Wheelerio išsakyta „be plaukų“ teorema ir dirbo remdamasi tuo, kad dvi juodosios skylės būtų neatskiriamos stebėtojui, nes nė vienas iš specialiųjų dalelių fizikos pseudo krūvių nebus išsaugotas. Tai idėja, kuri privertė mokslininkus pasikalbėti, tačiau reikia dar daug ką nuveikti, kol jis nebus laikomas atsakymu į tai, kur veda juodosios skylės. Jei tik mes rastume būdą išsišokti į vieną.
