Stenfordo universiteto fizikas pateikė versiją, kodėl juodosios skylės dar neprarijo viso kosmoso (Video)  (4)

Juodosios skylės yra fantastiškos bedugnės rajūnės, kurios nuolat siurbia medžiagą iš aplinkos: jos yra tokios „kietos“, kad net šviesą suryja. Bet jeigu jos tokios rajos, kodėl jos neišsipučia tiek, kad surytų visą Visatą? Visai neseniai vienas fizikas pateikė savo atsakymo versiją, rašo „Science Alert“.

Ir taip jau visai patogiai nutiko, jog šis atsakymas gali suvienyti ir dvi svarbiausias fizikos teorijas.

O naujojo paaiškinimo autorius yra Stenfordo universiteto fizikas Leonardas Susskindas, labiausiai pagarsėjęs tuo, kad yra tituluojamas vienu iš stygų teorijos tėvų.

Apie juodųjų skylių kosminį paradoksą jis dėstė mokslinių darbų serijoje, kuria keliama hipotezė, kad juodosios skylės plečiasi didindamos savo vidaus struktūros sudėtingumą – tai yra savybė, kurios mes, išoriniai stebėtojai, tiesiog negalime matyti.

Kitaip tariant, juodosios skylės plečiasi ne į išorę, o į vidų.

Dar keisčiau yra tai, kad ši hipotezė gali būti lygiagreti su Visatos plėtimosi paaiškinimu: panašu, kad Visata, skirtingai nei sakytų mūsų intuicija, nepaliaujamai ir vis greičiau plečiasi.

„Manau, kad tai yra labai labai įdomus klausimas, ar kosmologijos kosmoso augimas yra susijęs su kažkokio sudėtingumo augimu. Ir ar kosminis laikrodis, Visatos evoliucija yra susiję su kompleksiškumo evoliucija. Šio atsakymo nežinau“, – leidiniui „The Atlantic“ savo darbą komentavo žymusis fizikas.

L.Susskindo mintys sukasi apie Visatos evoliuciją, tačiau mintys, kodėl juodosios skylės į vidų auga daugiau nei į išorę, yra tikrai vertos nagrinėjimo.

Tiesa, būtina paminėti, kad kol kas jo pastarasis darbas yra įdėtas tik publikavimui rengiamų darbų saugykloje „ArXiv“, jis nėra įvertintas recenzentų. Tai reiškia, kad kol kas į jį galima žiūrėti šiek tiek skeptiškai – mokslininko kolegos galbūt sugebės atrasti kokių nors L.Susskindo mąstymo klaidų. Be to, šis tyrimas, kaip ir dauguma tos pačios srities darbų, yra grynai teorinis (nors, kita vertus, teorinis darbas buvo ir Bendroji reliatyvumo teorija).

Taigi, pradėkime nuo pradžių.

Tiems, kurie yra mažiau susipažinę su kosmoso sandara, kaip ją suprantame šiuo metu: juodosios skylės yra itin didelio tankio masės sankaupos, kurios taip iškreipia erdvę, jog net šviesa (vadinasi, ir informacija) neturi pakankamo greičio, kad iš jų ištrūktų.

Pirmasis gana tvirtas teorinis tokių kosminių darinių pagrindimas natūraliai radosi iš matematinių lygčių, pagrindžiančių Alberto Einsteino Bendrąją reliatyvumo teoriją, išvystytą dar 1915 metais. Nuo to laiko pastebėta, jog turėtų egzistuoti ir šias teorines prognozes atitinkančių didelės masės objektų – dažniausiai ties galaktikų centru.

Šiuo atveju patogi analogija būtų įsivaizduoti erdvės ir laiko matmenis kaip plokštumą iš gumos ar elastingos medžiagos lakšto. Bet koks sunkesnis objektas šiame gumos lakšte išspaudžia duobutę – panašiai, kaip didelės masės objektai iškreipia erdvėlaikio geometriją.

Mūsų Visatos „guminė“ savybė reiškia, kad ji gali suformuoti didelės gravitacijos piltuvus, kurie išsitempia „žemyn“, bet ne „platyn“.

Dauguma mums pažįstamų objektų, įgyjančių naujos medžiagos, plečiasi „platyn“. Tai kaip turėtume bent jau pradėti įsivaizduoti augimą „gilyn“? Nors gumos lakštas yra patogus modelis tam tikrais atvejais, jo galimybės yra ribotos.

Norėdami suprasti, kaip materija elgiasi tokioje itin iškreiptoje aplinkoje, pavyzdžio turėtume ieškoti kitur. Laimė, fizikoje, siekiant paaiškinti, kaip veikia Visata, yra dar viena teorija, vadinama kvantine mechanika – ji paaiškina kaip sąveikauja elementariosios dalelės, kokios yra jas veikiančios jėgos.

Deja, bendroji reliatyvumo teorija ir kvantinė mechanika ne visada būna suderinamos. Bendroji reliatyvumo teorija yra netinkama aprašinėti mažiems objektams. Kvantinės mechanikos dėsnius taikant dideliems objektams – tokiems, kaip juodosios skylės, – taip pat gaunamos nesąmonės.

Tai reiškia, kad trūksta kažko labai svarbaus – kažko, kas leistų mums bendrosios reliatyvumo teorijos siūlomą erdvėlaikio iškreipimą interpretuoti per baigtines mases ir sąveikas sukuriančias daleles.

Vienas toks pretendentas į dviejų teorijų tarpininkus yra anti-de Sitter/konformalaus lauko teorijos korespondencija (sutrumpintai – Ads/CFT). Tai yra savotiška stygų teorijos interpretacija, pagrįsta geriausiomis kvantinės mechanikos ir bendrojo reliatyvumo teorijos detalėmis.

Pagal šią hibridinę teoriją, juodosios skylės kvantinis sudėtingumas – kiekis žingsnių, reikalingų grįžti į būseną iki juodosios skylės, – atspindi juodosios skylės tūrį. Panašiomis idėjomis grindžia ir kitas fizikinis galvosūkis – hologramos principas.

L.Susskindo tikslus paaiškinimas fiziką ir matematiką menkiau išmanantiems žmonėms vargu ar bus suprantamas, tačiau jeigu mėgstate pasukti galvą, tai prašom: štai čia yra L.Susskindo publikacija.

Kažkuria prasme galima būtų tai palyginti su filmų atsisiuntimu į savo kompiuterį, tik po filmo atsisiuntimo sužinotumėte, kad kompiuteris iš vidaus stebuklingai „padidėjo“. Maždaug tokią idėją ir kelia L.Susskindo Ads/CFT modeliavimas.

Fiziko pasiūlymas, kad juodosios skylės tūris gali būti išreiškiamas kvantiniu sudėtingumu, jau verčia savo galvas pasukti ir kitus fizikus, svarstančius, kokios galėtų būti šios idėjos pasekmės. Mat juodosios skylės – tai ne įprastinė erdvė. Tikėtis, kad jose galios mums įprasti fizikos dėsniai, nereikėtų.

Bet galima tikėtis, kad L.Susskindas bent ką nors šiuo klausimu išmano.

Aut. teisės: 15min.lt

(33)
(2)
(31)

Komentarai (4)