Deci ești acolo, pe cale să sari într-o gaură neagră Ce ar putea aștepta ar trebui - în orice caz, să supraviețuiți cumva? Unde ai sfârși și ce povești tentante ai fi capabil să regalezi dacă ai reuși să-ți clamorști drumul înapoi?
Răspunsul simplu la toate aceste întrebări este, după cum explică profesorul Richard Massey, „Cine știe? În calitate de coleg de cercetare al Societății Regale la Institutul de Cosmologie Computațională de la Universitatea Durham, Massey este pe deplin conștient de faptul că misterele găurilor negre rulează adânc. „Căderea printr-un orizont de eveniment trece literalmente dincolo de văl - odată ce cineva trece peste el, nimeni nu ar putea trimite un mesaj înapoi”, a spus el. „S-ar fi sfâșiat de gravitatea enormă, așa că mă îndoiesc că cineva căzând ar ajunge oriunde.”
Dacă sună ca un răspuns dezamăgitor - și dureros -, atunci este de așteptat. Încă de la teoria generală a relativității lui Albert Einstein a fost considerată a prezice găuri negre prin legarea spațiului-timp cu acțiunea gravitației, se știa că găurile negre rezultă din moartea unei stele masive lăsând în urmă un nucleu restant mic și dens. Presupunând că acest nucleu are mai mult de aproximativ trei ori mai mult decât masa soarelui, gravitația s-ar copleși într-un asemenea grad încât ar cădea pe sine într-un singur punct, sau singularitate, înțeles a fi miezul infinit de dens al găurii negre.
Gaura neagrabilă rezultată ar avea o atracție gravitațională atât de puternică încât nici măcar lumina nu ar putea să o evite. Așadar, ar trebui să vă aflați atunci la orizontul evenimentului - punctul în care lumina și materia nu pot trece decât în interior, așa cum a propus astronomul german Karl Schwarzschild - nu există nicio scăpare. Potrivit lui Massey, forțele de maree ar reduce corpul tău în șuvițe de atomi (sau „spaghettificare”, așa cum se știe și el), iar obiectul ar ajunge în cele din urmă să fie strivit la singularitate. Ideea că ai putea să apară undeva - poate din cealaltă parte - pare extrem de fantastică.
Ce zici de o gaură de vierme?
Sau este? De-a lungul anilor, oamenii de știință au analizat posibilitatea ca găurile negre să poată fi găuri de vierme pentru alte galaxii. Pot fi chiar, așa cum au sugerat unii, o cale către un alt univers.
O astfel de idee plutește de ceva vreme: Einstein a făcut echipă cu Nathan Rosen pentru a teoriiza poduri care leagă două puncte diferite în spațiu-timp în 1935. Dar a câștigat un teren nou în anii 1980, când fizicianul Kip Thorne - unul dintre lumi experți de vârf în implicațiile astrofizice ale teoriei generale a relativității lui Einstein - au susținut o discuție despre dacă obiectele ar putea călători fizic prin ele.
„Citirea cărții populare a lui Kip Thorne despre găurile de vierme este ceea ce m-a entuziasmat mai întâi de fizică în copilărie”, a spus Massey. Dar nu pare probabil să existe găuri de vierme.
Într-adevăr, Thorne, care și-a acordat sfatul expertului echipei de producție pentru filmul de la Hollywood Interstellar, a scris: „Nu vedem niciun obiect din universul nostru care să poată deveni găuri de vierme pe măsură ce îmbătrânesc”, în cartea sa „Știința Interstellarului” (WW Norton and Company, 2014). Thorne a declarat pentru Space.com că călătoriile prin aceste tuneluri teoretice ar rămâne cel mai probabil ficțiune științifică și, cu siguranță, nu există dovezi ferme că o gaură neagră ar putea permite un astfel de pasaj.
Însă, problema este că nu ne putem ridica aproape pentru a vedea pentru noi înșine. De ce, nici măcar nu putem face fotografii cu ceva ce se întâmplă în interiorul unei găuri negre - dacă lumina nu poate scăpa de imensitatea lor gravitativă, atunci nimic nu poate fi surprins de o cameră foto. Așa cum se spune, teoria sugerează că orice lucru care depășește orizontul evenimentului este adăugat pur și simplu la gaura neagră și, mai mult, deoarece timpul denaturează aproape de această graniță, acest lucru va părea că are loc incredibil de lent, deci răspunsurile nu vor fi rapid viitoare.
"Cred că povestea standard este că duc la sfârșitul timpului", a spus Douglas Finkbeiner, profesor de astronomie și fizică la Universitatea Harvard. "Un observator îndepărtat nu-și va vedea prietenul astronaut căzând în gaura neagră. Vor deveni mai roșii și mai slabi în timp ce se apropie de orizontul evenimentului. Dar prietenul cade chiar într-un loc dincolo de" pentru totdeauna ". Orice înseamnă asta. "
Poate o gaură neagră duce la o gaură albă
Cu siguranță, dacă găurile negre duc la o altă parte a unei galaxii sau a unui alt univers, ar trebui să fie ceva opus acestora în cealaltă parte. Ar putea fi aceasta o gaură albă - o teorie propusă de cosmologul rus Igor Novikov în 1964? Novikov a propus ca o gaură neagră să se lege cu o gaură albă care există în trecut. Spre deosebire de o gaură neagră, o gaură albă va permite ieșirea luminii și a materiei, dar lumina și materia nu vor putea intra.
Oamenii de știință au continuat să exploreze conexiunea potențială dintre găurile negre și albe. În studiul lor din 2014 publicat în revista Physical Review D, fizicienii Carlo Rovelli și Hal M. Haggard au afirmat că „există o metrică clasică care satisface ecuațiile lui Einstein în afara unei regiuni finite de spațiu-timp în care materia se prăbușește într-o gaură neagră și apoi apare din o gaură în timp. " Cu alte cuvinte, toate găurile negre materiale au înghițit ar putea fi aruncate și găurile negre pot deveni găuri albe atunci când mor.
Departe de a distruge informațiile pe care le absoarbe, prăbușirea unei găuri negre ar fi oprită. În schimb, ar experimenta un sar cuantic, permițând scăpării informațiilor. Dacă acesta ar fi cazul, ar arunca o lumină asupra unei propuneri a fostului cosmolog și fizician fizician al Universității Cambridge, Stephen Hawking, care, în anii 70, a explorat posibilitatea ca găurile negre să emită particule și radiații - căldură termică - ca urmare a fluctuațiilor cuantice .
"Hawking a spus că o gaură neagră nu durează pentru totdeauna", a spus Finkbeiner. Hawking a calculat că radiația ar cauza o gaură neagră să piardă energie, să se micșoreze și să dispară, așa cum este descris în lucrarea sa din 1976 publicată în Physical Review D. Având în vedere afirmațiile sale că radiația emisă ar fi întâmplătoare și nu conține informații despre ceea ce a căzut, gaura neagră, la explozia sa, ar șterge o mulțime de informații.
Aceasta a însemnat că ideea lui Hawking este în contradicție cu teoria cuantică, care spune că informațiile nu pot fi distruse. Fizica afirmă că informația devine mai dificil de găsit deoarece, în cazul în care ar trebui să se piardă, devine imposibil de cunoscut trecutul sau viitorul. Ideea lui Hawking a dus la „paradoxul informațiilor cu gaura neagră” și i-a încurcat de mult pe oamenii de știință. Unii au spus că Hawking a greșit pur și simplu, iar bărbatul însuși chiar a declarat că a făcut o eroare în timpul unei conferințe științifice de la Dublin, în 2004.
Deci, ne întoarcem la conceptul de găuri negre care emit informații păstrate și le aruncă înapoi printr-o gaură albă? Poate. În studiul lor din 2013 publicat în Physical Review Letters, Jorge Pullin de la Louisiana State University și Rodolfo Gambini de la Universitatea Republicii din Montevideo, Uruguay, au aplicat bucla gravitației cuantice pe o gaură neagră și au descoperit că gravitația crește spre miez, dar redusă și plonjată orice intra în altă regiune a universului. Rezultatele au acordat o credibilitate suplimentară ideii găurilor negre care servesc ca portal. În acest studiu, singularitatea nu există și, prin urmare, nu formează o barieră de nepătruns, care sfârșește prin strivirea a ceea ce întâlnește. Înseamnă, de asemenea, că informația nu dispare.
Poate găurile negre nu duc nicăieri
Cu toate acestea, fizicienii Ahmed Almheiri, Donald Marolf, Joseph Polchinski și James Sully încă mai credeau că Hawking ar fi putut să acceseze ceva. Ei au lucrat la o teorie care a devenit cunoscută sub numele de firewall AMPS sau ipoteza firewall-ului cu gaură neagră. Prin calculele lor, mecanica cuantică ar putea transforma în mod fezabil orizontul evenimentului într-un zid uriaș de foc și orice vine în contact ar arde într-o clipă. În acest sens, găurile negre nu duc nicăieri, deoarece nimic nu ar mai putea intra înăuntru.
Acest lucru, însă, încalcă teoria generală a relativității a lui Einstein. Cineva care traversează orizontul evenimentului nu ar trebui să simtă de fapt greutăți mari, deoarece un obiect ar fi în cădere liberă și, pe baza principiului echivalenței, acel obiect - sau persoană - nu ar simți efectele extreme ale gravitației. Ar putea urma legile fizicii prezente în altă parte a universului, dar chiar dacă nu ar merge împotriva principiului lui Einstein, ar submina teoria cuantică a câmpurilor sau ar sugera că informațiile pot fi pierdute.
O gaură neagră de incertitudine
Avansează încă o dată Hawking. În 2014, a publicat un studiu în care a scăpat de existența unui orizont de eveniment - ceea ce înseamnă că nu există nimic de ars - spunând că colapsul gravitațional va produce în schimb un „orizont aparent”.
Acest orizont ar suspenda razele de lumină încercând să se îndepărteze de miezul găurii negre și va persista o „perioadă de timp”. În regândirea sa, orizonturile aparente rețin temporar materia și energia înainte de a se dizolva și de a le elibera ulterior în linie. Această explicație se potrivește cel mai bine cu teoria cuantică - care spune că informațiile nu pot fi distruse - și, dacă a fost vreodată dovedită, sugerează că orice ar putea scăpa dintr-o gaură neagră.
Hawking a mers până a spus că găurile negre pot să nu existe. „Găurile negre ar trebui redefinite ca stări legate metastabile ale câmpului gravitațional”, a scris el. Nu ar exista nicio singularitate și, în timp ce câmpul aparent s-ar deplasa spre interior datorită gravitației, acesta nu ar ajunge niciodată în centru și va fi consolidat într-o masă densă.
Și totuși, orice este emis nu va fi sub forma informațiilor înghițite. Ar fi imposibil să ne dăm seama ce a intrat, uitându-ne la ceea ce iese, ceea ce provoacă probleme proprii - nu în ultimul rând pentru un om care s-a aflat într-o poziție atât de alarmantă. Nu s-ar mai simți niciodată la fel!
Un lucru este sigur, acest mister particular va înghiți multe ore științifice pentru multă vreme. Rovelli și Francesca Vidotto au sugerat recent că o componentă a materiei întunecate ar putea fi formată din resturi de găuri negre evaporate, iar hârtia Hawking pe găurile negre și „părul moale” a fost lansată în 2018 și descrie modul în care particulele cu energie zero sunt lăsate în jurul punctului. fără întoarcere, orizontul evenimentului - o idee care sugerează că informațiile nu sunt pierdute, ci capturate.
Aceasta a zburat în fața teoremei fără păr, care a fost exprimată de fizicianul John Archibald Wheeler și a lucrat pe baza faptului că două găuri negre nu vor fi distincte pentru un observator, deoarece niciuna dintre pseudo-încărcările fizicii speciale nu s-ar fi conservat. Este o idee care i-a determinat pe oamenii de știință să vorbească, dar există o cale de urmat înainte de a fi văzută ca răspunsul pentru unde duc găurile negre. Dacă numai am putea găsi o cale de a sări într-unul.
