Черные дыры сегодня практически самые загадочные места во Вселенной. В них сама ткань пространства и времени деформирована настолько сильно, что даже свет не может из них вырваться.
Согласно теории относительности Эйнштейна, в центре такой дыры лежит сингулярность, то есть место, где показатели физического объема звезд равны нулю. Однако две последние статьи, опубликованные в начале декабря в журналах Physical Review Letters и Physical Review D, могут заставить ученых пересмотреть устоявшиеся взгляды на черные дыры. Согласно выкладкам ученых-физиков, черные дыры не бесконечны. Мы до сих пор неправильно понимали, как они выглядят в центре и какова природа их возникновения.
Край физики Эйнштейна?
Астрономы и физики уже не первый год говорят о том, что идея сингулярности давно должна быть признана ошибочной. Если объект с массой не имеет размера, то он имеет бесконечную плотность. И как бы исследователи ни кружили вокруг слова "бесконечность", понятия такого рода в природе не существует.
Если вы сталкиваетесь с бесконечностью в реальной физической или научной ситуации, это означает, что ваша математика вышла за пределы своего применения. А это о чем говорит? Вам нужна новая математика.
Законы физики пустой звук?
Привести пример? Легко. Закон тяготения Ньютона гласит, что сила гравитационного притяжения изменяется как единица на квадрат расстояния между двумя объектами. У нас есть шар, находящийся далеко от Земли с определенным весом. Естественно, что по мере приближения к нашей планете его вес увеличивается. Доведя формулу до абсурда, приблизим шар к центру Земли. Что произойдет? Он будет испытывать бесконечную силу? Это не так. Не зря ученые говорят, что в подобных точках законы физики сходят с ума.
Шаг вперед
На самом деле, когда мы приближаем объект к поверхности Земли, закон тяготения Ньютона просто перестает работать. Почему? К примеру, мы не учитываем фактическое распределение массы нашей планеты, а это означает, что формулы должны быть куда более сложными, способными прогнозировать различные сценарии.
Точно так же и общая теория относительности Эйнштейна предсказывает, что сингулярность бесконечной плотности существует в центре черных дыр. Как мы теперь понимаем, это не может быть правдой. При очень малых размерах в игру должна вступить новая теория гравитации. И она существует. Ученые называют ее квантовой гравитацией. Но название говорит лишь о том, что речь идет о "гравитации в мельчайших масштабах", а не о какой-то конкретной теории. Хотя есть уже сегодня несколько реально существующих теоретических версий, которые описывают гравитацию, какой она могла бы быть в микромире. Одна из них - петлевая квантовая гравитация.
Новая теория. Рабочая?
Петлевая квантовая гравитация хорошо просчитана математически. Она показывает ткань пространства-времени как решетку спиновых сетей, которые эволюционируют с течением времени. Спиновые сети - это всего лишь математическая формулировка, описывающая взаимодействие частиц и полей.
С более практической точки зрения петлевая квантовая гравитация предсказывает, что пространство-время квантовано с наименьшей возможной единицей или частью пространства и времени, за пределами которой не может далее разделяться.
Петлевая квантовая гравитация - это сложная математическая теория, которая не препятствует созданию проверяемых прогнозов внутри черных дыр. Ученые из нескольких американских университетов применили петлевую квантовую гравитацию к центру черных дыр. И они утверждают, что результатом оказалась не сингулярность.
Их расчеты предсказывают, что пространство-время сильно искривляется вблизи центра черной дыры. В результате оно в будущем переходит в область, имеющую структуру белой дыры. Она похожа на черную в обратном направлении. То есть, в отличие от черной дыры, которая втягивает материю, белая выбрасывает ее.
Возможно, есть другой способ представить, что они предсказывают. Хорошо известно, что в сильных гравитационных полях время замедляется. А черные дыры содержат самые сильные гравитационные поля во Вселенной. То есть эта новая теория убеждает нас в том, что материя, попадая в черную дыру, "отскакивает", как бы выстреливая себя обратно через космос.
Поскольку время очень медленно приближается к центру черной дыры, этот процесс занимает огромное его количество. Если исследователи правы, в очень далеком будущем, где сейчас есть черные дыры, материя будет извергаться, распространяясь по всему космосу.
Провокация или реальность?
Теоретическая наука тем и увлекательна, что в ней есть много интересных и провокационных идей, которые просто не могут соответствовать действительности. И нет уверенности, что наша - не одна из них. Поэтому здесь важно знать, возможна ли экспериментальная поддержка таких теоретических идей. Есть несколько вариантов. Ученые наблюдали высокоэнергетические явления в космосе, которые до сих пор полностью не объяснены. Одним из них является существование космических лучей очень высокой энергии, которые попадают в атмосферу Земли. И второй – «быстрые радиопомехи». Это когда большое количество радиоэнергии наблюдается в течение очень короткого промежутка времени.
Оба этих явления, по крайней мере, предположительно, могут быть признаком перехода черной дыры в белую. Конечно, преждевременно принимать на веру эту интересную новую идею. Разумнее было бы посмотреть, как разворачиваются текущие вычисления с использованием петлевой квантовой гравитации. Если прогнозы улучшатся и начнут больше походить на некоторые необъяснимые наблюдаемые астрономические явления, то, возможно, мы сможем понять, как работает квантовая гравитация. А это, в свою очередь, изменит наше понимание как прошлого, так и будущего нашей Вселенной.
P. S.
Напоследок интересное предположение. Пара «черная дыра-белая дыра» вполне может быть использована в качестве реально существующей машины времени. Так, с ее помощью мы сможем попасть в наш собственный мир, но только в будущем или прошлом. Возможно, так и перемещаются во времени представители иных цивилизаций. Они входят в сингулярность на одном из своих средств передвижения (к примеру, летающей тарелке) и попадают в наш мир! И вуаля: мы видим неопознанный летающий объект!
А вас интересуют теоретические науки?
