Kiekvienoje juodojoje skylėje – po naują Visatą?  (40)

Mūsų Visata gali egzistuoti juodosios skylės viduje. Tai gali skambėti keistai, bet iš tikrųjų tokia teorija gali pateikti paaiškinimus, kaip prasidėjo Visata, ir kodėl ji yra būtent tokia, kokią mes ją matome.

Didžiojo sprogimo teorija teigia, kad Visata prasidėjo iš be galo mažo, tačiau begalinio tankio ir temperatūros taško, dar vadinamo singuliarumu, kuris plėsdamasis ir suformavo mūsų Visatą. Ši teorija paaiškina, kaip nedidelės tankio fliuktuacijos virto galaktikomis ir jų spiečiais, ir iš esmės pateikia daugelį atsakymų į klausimus kaip vyko Visatos evoliucija, pradedant Didžiuoju sprogimu.

Tačiau ji palieka ir daug neatsakytų klausimų, pavyzdžiui, kas nulėmė patį Didįjį sprogimą, kokia yra paslaptingos tamsiosios energijos, kuri, kaip teigia mokslininkai, lemia tai, kad Visata plečiasi vis greičiau, kilmė.

O teorija, kad mūsų Visata slepiasi juodojoje skylėje, duoda atsakymus į šiuos klausimus, ir svarbiausia, panaikina singuliarumo, keistos būsenos, kuomet tarsi iš taško atsiranda viskas, ir kurios iki šiol niekas nesugebėjo aprašyti formulėmis, poreikį.

Teorija, teigianti kad visatos gali gimti juodosiose skylėse, remiasi dviem kitomis svarbiomis teorijomis. Viena jų – bendroji reliatyvumo, arba bendroji gravitacijos teorija, paaiškinanti Visatą makroskopiniu masteliu. Sukurta Einšteino, ji sujungė fizinę erdvę su laiku, įvesdama erdvėlaikį, kurį iškreipia masyvūs objektai. Pagal šią teoriją kiekvienas įvykis Visatoje įvyksta tam tikrame erdvėlaikio taške.

Antroji teorija yra kvantinė mechanika, kuri apibūdina materiją nanomasteliu, mažiausių medžiagos sudėtinių dalių – atomų – lygmeniu. Tačiau kvantinė mechanika ir bendroji reliatyvumo yra dvi atskiros teorijos. Fizikai ir matematikai jau seniai siekia jas sujungti į vieną, kvantinės gravitacijos, teoriją, tikėdamiesi, kad ji leis tinkamai apibūdinti ir suprasti visus reiškinius, įskaitant ir medžiagos elgesį juodosiose skylėse. 1960 metais buvo sukurta bendrosios reliatyvumo teorijos adaptacija, pavadinta Einšteino-Cartano-Sciamos-Kiblo gravitacijos teorija, kurioje buvo įvestas kvantinės mechanikos elementas – sukinys. Kvantinė mechanika teigia, kad tokios dalelės kaip atomai ar elektronai turi svarbią savybę – sukinį, ir gali suktis panašiai kaip čiuožėjas ant ledo.

Pagal teoriją, kad visatos gali gimti juodosiose skylėje, sukinys gali daryti įtaką ir makroskopinėms erdvėlaikio charakteristikoms: gimstant visatai, besisukančios kvantinės dalelės sąveikauja su erdvėlaikiu ir suteikia jai dalį savo sukinio. Mokslininkai siūlo tokią analogiją: įsivaizduokite, kad erdvėlaikis yra ne kaip trimatis paviršius, bet kaip lankstus vienmatis strypas. Jo lenkimas atitiks erdvėlaikio iškreipimą, o sukimas – erdvėlaikio sukinį. Jeigu strypas yra labai plonas, galima matyti, ar jis yra išlenktas, tačiau pamatyti, ar jis susuktas – labai sunku, todėl ir mes išsiplėtusioje visatoje nesugebame to pamatyti.

Erdvėlaikio sukinys galėtų būti reikšmingas ir pastebimas tik ankstyvojoje Visatos stadijoje arba juodosiose skylėse. Šiose ekstremaliose aplinkose erdvėlaikio sukinys gali pasireikšti kaip išcentrinė jėga, besipriešinanti galingai gravitacijos jėgai.

Standartinė bendroji reliatyvumo teorija teigia, kad masyvios žvaigždės galų gale subliūkšta ir virsta juodosiomis skylėmis – erdvės vietomis, iš kurių niekas, net šviesa, negali ištrūkti.

Štai čia sukinys, pagal naująją teoriją, ir vaidina svarbų vaidmenį, naujai Visatai gimstant juodosios skylės viduje. Iš pradžių gravitacijos jėga tarp dalelių įveikia sukinio atstumiančiąją jėgą, ir medžiaga susitraukia į nedidelio tūrio sferą. Tačiau medžiagai vis labiau traukiantis, sukinys tampa labai stiprus ir neleidžia jai susispausti į begalinio tankio tašką.

Tuomet vis didėjanti gravitacijos energija šioje tankioje medžiagoje sukelia intensyvią dalelių generaciją, nes energija gali virsti materija. Tai paaiškina ir tą faktą, kodėl gravitacijos jėga yra silpna, lyginant su kitomis žinomomis jėgomis – elektromagnetine bei silpnąja ir stipriąja sąveikomis: ji didžiąją dalį savo energijos išeikvoja, virsdama materija. Šis procesas dar labiau padidina masę juodosios skylės viduje.

Naujos dalelės, turėdamos sukinį, didina ir erdvėlaikio sukinį. Išcentrinė jėga toliau sustabdo medžiagos kolapsavimą ir, kuomet materijos atsiranda pakankamai, įvyksta sprogimas, išmesdamas materiją, panašiai, kaip sprogtų smarkiai pripūstas balionas. Tai, ką mes matome Visatoje, ir yra tokio sprogimo pasekmė.

Savo ruožtu, sukinio mechanizmas siūlo įdomų scenarijų: kiekviena juodoji skylė savo viduje gamina naują Visatą. Jei tai tiesa, tai pradinė mūsų Visatos materija atkeliavo iš kažkur kitur. Taigi mūsų Visata gali būti juodosios skylės, esančios kitoje Visatoje, viduje.

Bet kaip mes negalime pamatyti to, kas vyksta juodojoje skylėje, lygiai taip pat stebėtojai iš mūsų motininės Visatos negali pamatyti, kas vyksta mūsų Visatoje.

Materijos judėjimas per ribą, esančią prie juodosios skylės, ir vadinamą įvykių horizontu, vyksta tik viena kryptimi, kurią mes suvokiame kaip laiko kryptį „pirmyn“. Tačiau, naujos teorijos teigimu, mūsų Visatos laiko kryptis turėtų būti gauta per sukinį iš motininės Visatos.

Sukinys taip pat galėtų paaiškinti ir pastebimą neatitikimą tarp materijos ir antimaterijos Visatoje. Dėl sukinio medžiaga susidarė iš elektronų ir subatominių dalelių – kvarkų, o antimedžiaga – virto tamsiąja medžiaga – paslaptinga nematoma materijos forma, kuri, atrodo, sudaro didžiąją dalį Visatos materijos.

Galiausiai, sukinys gali paaiškinti ir tamsiosios energijos, paslaptingos energijos formos, kuri persmelkia visą erdvę ir didina Visatos plėtimosi greitį, kilmę.

Ji gali sukelti tarsi išcentrinę jėgą, kuri formulėse vadinama „kosmologine konstanta“ – tai buvo paprasčiausias būdas paaiškinti stebimą spartėjantį Visatos plėtimąsi.

Taigi, greitėjančio Visatos plėtimosi paaiškinimas gali būti viena iš stipriausių naujosios teorijos pusių.

Tačiau, kaip ir kiekviena nauja teorija, ji sukelia ir daug klausimų: pavyzdžiui, kaip sužinoti, kad motininė Visata, kurios juodosios skylės viduje yra kita Visata, iš tiesų egzistuoja. Ir ar yra dar viena Visata virš motininės, ir kiek galėtų tęstis tokia seka. Ir kaip patikrinti, kad mūsų Visata yra juodosios skylės viduje, jei mes nežinome, kaip pažvelgti už įvykių horizonto?

Pastarasis klausimas potencialiai gali būti atsakytas, nes, kadangi visos juodosios skylės sukasi, ir mūsų Visata turėjo paveldėti tą pačią sukimosi kryptį, kaip ir juodosios skylės, kurioje ji gimė.

Jau yra pakankamai stebėjimo duomenų, kad iš maždaug 15000 galaktikų, esančių viename mūsų Visatos pusrutulyje, dauguma spiralinių galaktikų sukasi pagal laikrodžio rodyklę, o kitame pusrutulyje – dauguma sukasi prieš laikrodžio rodyklę. Tai reiškia, kad yra viena vyraujanti sukimosi kryptis, o kai kurios galaktikos gali suktis į priešingą pusę dėl vėlesnės tarpusavio sąveikos.

Todėl atrodo, kad sukinio įterpimas į erdvėlaikį yra daug žadantis žingsnis kosmologijoje.

Aut. teisės: MokslasPlius
MokslasPlius

(4)
(0)
(2)

Komentarai (40)