Raporty o śmierci osobliwości mogły być przedwczesne.
Na początku tego roku nowe badania zasugerowały potencjalne rozwiązanie jednego z najbardziej niepokojących aspektów współczesnej fizyki – że „osobliwości” wydają się istnieć w sercach czarnych dziur.
Od tego czasu istniała idea osobliwości Czarne dziury po raz pierwszy wyłoniło się z rozwiązań do Magnum Opus Albert Einsteina teorii grawitacji, ogólna względność, który został opublikowany w 1916 r. Reprezentuje punkt, w którym masa staje się nieskończenie gęsta-tak skoncentrowana, że krzywizna czasu przestrzeni (czterowymiarowa zjednoczenie przestrzeni i czasu) staje się również nieskończona.
Było to i pozostaje nieco niepokojące, ponieważ reprezentuje załamanie praw fizyki. Dzięki ich centralnej osobliwości czarne dziury nie przestrzegają praw fizyki – nawet ogólnej teorii, teorii, która ich pierwsza opisała. To paradoks, który po prostu nie zrobi wielu fizyków, którzy ciężko pracują, aby go wyeliminować, niszcząc Centralna osobliwość.
Jednym z nich jest Robie Hennigar, badacz z Durham University w Anglii.
„Osobliwość jest najbardziej tajemniczą i problematyczną częścią czarnej dziury. To właśnie tam nasze koncepcje przestrzeni i czasu dosłownie nie mają sensu”, powiedział Hennigar Space.com w marcu. „Jeśli czarne dziury nie mają osobliwości, są one znacznie bardziej zwyczajne”.
Czarne dziury nie ulegają nieruchomo na rozwiązania osobliwości
W badaniu opublikowanym w lutym Hennigar i jego koledzy zastosowali skuteczną teorię, która zmodyfikowała Równania terenowe Einsteina ogólnej względności, tak że grawitacja zachowuje się inaczej, gdy czasoprzestrzeń jest wysoce zakrzywiona. Zastępuje to centralną osobliwość wysoce wypaczonym regionem statycznym położonym u rdzenia czarnej dziury.
Niestety, ten przepis na grawitację po prostu nie jest w smaku wielu naukowców, w tym polskiego fizyka teoretycznego Nikodem Poplawski z University of New Haven, który powiedział Space.com, że ma trzy główne problemy z teorią zespołu.
„Po pierwsze, zespół przyjmuje istnienie pięciu wymiarów, podczas gdy eksperymenty i obserwacje wskazują, że żyjemy w Czteroarodowe czasy przestrzeni”Powiedział Poplawski. Podczas gdy wiele innych teorii, które mogłyby tłumaczyć osobliwości, również polegają na dodatkowych wymiarach (Teoria strun Potrzebuje co najmniej 11!), Nie pojawiły się jeszcze dowody na takie dodatkowe wymiary.
„Po drugie, w modelu zespołu wnętrze czarnej dziury jest statyczne”-kontynuował Poplawski, wyjaśniając, że równania pola grawitacyjne przewidują, że czas przestrzeni w zewnętrznej granicy czarnej dziury, Horizon wydarzenianie może być statyczne.
„Po trzecie, ich model dodaje do równań terenowych nieskończoną liczbę terminów w celu wyeliminowania osobliwości” – dodał Poplawski. „Brakuje to solidnej motywacji fizycznej i jest to jedynie matematyczne badanie teorii grawitacji o dodatkowych wymiarach”.
Teoria brzęczania osobliwości różni się od wielu innych prób rozwiązania tego problemu, które wybierają drogę jednoczącej ogólną teorię fizyki kwantowej, naszą najlepszą teorię wszechświata na poziomach subatomowych, próbując wyprodukować jednoczącą teorię „grawitacji kwantowej”. Nie oznacza to jednak, że te teorie są bliższe odpowiedzie na zagadkę osobliwości.
Jedną z najbardziej uprzywilejowanych teorii zjednoczenia jest teoria strun, wspomniana powyżej, która zastępuje cząsteczki podobne do wibrujących strun.
„Problem z teorią strun polega na tym, że wymaga dodatkowych wymiarów, dla których nie ma dowodów eksperymentalnych” – powiedział Poplawski. „Istnieje również wiele form teorii strun, więc niemożliwe byłoby jej sfałszowanie. Innym problemem jest to, że wiele form teorii strun wymaga istnienia cząstki supersymetrycznedla których nie ma dowodów eksperymentalnych. W związku z tym teoria strun nie jest teorią fizyczną. ”
Poplawski dodał, że próby wyeliminowania osobliwości czarnej dziury w ramach fizyki klasycznej również zawiodły lub nie ulegną awarii, ponieważ są całkowicie matematyczne i brakuje tego, co określa jako „głęboką motywację fizyczną”. Oczywiście nie oznacza to, że nie ma żadnej wartości w badaniu pomysłów, jak zrobił to zespół osobliwości.
„Może istnieć jakaś wartość matematyczna do odkrywania takich pomysłów” – powiedział Poplawski. „Czasami fizycy wymyślają nowe techniki matematyczne lub znajdują rozwiązania równań, które można by zastosować w innych gałęziach fizyki”.
Czy poplawski uważa, że ludzkość mogłaby kiedykolwiek odkryć, co kłamie w czarnej dziurze i na dobre zamknąć książkę o łamaniu fizyki osobliwości? Tak, ale z zastrzeżeniem.
„Wierzę, że ludzkość odkryje, co leży w sercu czarnej dziury tylko wtedy, gdy każda czarna dziura tworzy nowy wszechświat i nasz Wszechświat został odpowiednio stworzony w czarnej dziurze”Powiedział Poplawski, odnosząc się do hipotezy, nad którą pracuje od 2010 roku.
„Gdyby nasz wszechświat został stworzony w czarnej dziurze, jego wczesna ekspansja mogłaby zostać przetestowana z Kosmiczne tło mikrofalowe promieniowanie i być może w przyszłości Neutrina Lub Fale grawitacyjnektóry mógłby zbadać wcześniejsze czasy we wszechświecie: „Poplawski kontynuował.” W przeciwnym razie nie bylibyśmy w stanie empirycznie zrozumieć, co dzieje się w czarnej dziurze ”.
Dotarcie do sedna tej tajemnicy może być niezwykle trudne, ale to nie znaczy, że nie powinniśmy próbować. Poplawski zacytował przykład innego aspektu fizyki, który wyłonił się z teorii ogólnej względności i wymagał wielkiej wytrwałości, aby rozwiązać: małe fale w przestrzeni kosmicznej zwane „falami grawitacyjnymi”.
„Wykrywanie fal grawitacyjnych na Ziemi zajęło 100 lat po tym, jak Einstein przewidział je ze swoich równań ogólnej względności” – powiedział Poplawski. „Dlatego może minąć dziesięciolecia, zanim dowiemy się, co stanie się w czarnych dziurach”.
