Прорив у фізиці: підтверджено "космічну цензуру", вона розкриває секрет квантової гравітації

У 60-х роках минулого століття британський фізик і математик Роджер Пенроуз запропонував гіпотезу під назвою принцип "космічної цензури". Згідно з гіпотезою, сингулярності, тобто області простору-часу з найсильнішою гравітацією, ніколи не можна побачити, адже вони ховаються за горизонтом подій чорних дір. Чотири роки тому Пенроуз отримав Нобелівську премію з фізики за опис сингулярностей. Це унікальні точки в просторі-часі, де класичні закони фізики, такі як загальна теорія відносності, не працюють. Хоча фізики згодні з описом сингулярності чорної діри, запропонованим Пенроузом, досі не було жодних математичних доказів, що підтверджують принцип "космічної цензури". Тепер же фізики створили нову модель, яка забезпечує математичну основу для прихованої природи сингулярностей у квантових чорних дірах. Автори дослідження, опублікованого в журналі Physical Review Letters, вважають, що їхня модель може вирішити загадки, пов'язані з квантовою гравітацією, пише Interesting Engineering.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

На відміну від звичайної чорної діри, квантова чорна діра є крихітним субатомним об'єктом, який підпорядковується правилам як квантової механіки, так і загальної теорії відносності. Якщо звичайна чорна діра виникає після смерті масивної зірки, яка вибухнула надновою, то квантову чорну діру теоретично можна створити в прискорювачі частинок, наприклад, у Великому адронному колайдері.

Якщо вчені знайшли докази того, що звичайні чорні діри існують у космосі, то ніхто ще не виявив квантову чорну діру, а тому ці об'єкти залишаються поки що лише в теорії.

З огляду на це фізики створили модель, яка перевіряє, чи залишаються сингулярності квантових чорних дір прихованими від спостерігача, коли з ними взаємодіє квантова матерія. Модель використовує гравітаційну голографію. Це метод, який допомагає зрозуміти поведінку гравітації в найекстремальніших умовах, таких як існують всередині чорної діри.

За словами фізиків, інформація про чорну діру може бути закодована на її межі, тобто горизонті подій. Це схоже на те, як голограма містить тривимірну інформацію у двомірному зображенні. Так працює гравітаційна голографія.

Модель учених показала, що коли квантова матерія вводиться в геометрію простору-часу, через квантовий ефект навколо голої сингулярності утворюється горизонт подій, який повністю її закриває від спостерігача. Оскільки цей ефект спостерігається у квантовому масштабі, фізики назвали його квантовою "космічною цензурою".

Хоча вчені ще не представили математичних доказів принципу "космічної цензури" в класичній фізиці, нова модель підтверджує його в квантовій фізиці. А отже допоможе знайти докази і в класичній фізиці. Вчені вважають, що за допомогою нової моделі вони також можуть вирішити загадки, пов'язані з квантовою гравітацією.

За словами фізиків, більш точне розуміння сингулярностей чорних дір, а також того, як "космічна цензура" поводиться з урахуванням впливу квантової матерії, є важливим кроком для розуміння квантової гравітації.

Як уже писав Фокус, астрономи виявили надзвуковий удар при зіткненні в космосі зі швидкістю 3,2 млн км/год. Швидкість зіткнення галактик перевищила у 800 разів швидкість найшвидшого пілотованого літака на Землі.

Нагадуємо, що згідно зі ще одним дослідженням, чорні діри в ранньому Всесвіті порушили закони фізики, щоб перетвориться на гігантські, неможливі, згідно з поточними теоріями, об'єкти, як уже писав Фокус.