Чорні діри як голограми

Голографічний принцип. Згідно з новими дослідженнями, чорні діри можуть бути як голограми, в яких вся інформація для створення тривимірного зображення кодується в двовимірній поверхні.

Про це розповідається в прес-релізі Міжнародної школи перспективних досліджень (SISSA).

Як підтверджують квантові теорії, чорні діри можуть бути неймовірно складними та концентрувати величезну кількість інформації у двох вимірах, як найбільші із існуючих в природі жорсткі диски. Ця ідея узгоджується з теорією відносності Ейнштейна, яка описує чорні діри як тривимірні, прості, сферични та гладки, як було показано на першому в історії зображенні чорної діри, отриманому в 2019 році. Коротше кажучи, чорні діри здаються тривимірними, як і голограми. Дослідження, яке об′єднує дві суперечливі теорії, нещодавно було опубліковане в «Physical Review X».

Таємниця чорних дір

Для вчених чорні діри з багатьох причин являють собою серйозні теоретичні проблеми. Наприклад, у теоретичній фізиці вони є чудовими представниками великих труднощів при об′єднанні принципів загальної теорії відносності Ейнштейна з принципами квантової фізики гравітації. Згідно із відносністю, чорні діри - прості тіла без інформації. Згідно з квантовою фізикою, як стверджують Джейкоб Бекенштейн та Стівен Хокінг, вони є найскладнішими існуючими системами, оскільки вони характеризуються величезною ентропією, яка вимірює складність системи, і, отже, містять багато інформації.

Голографічний принцип, застосований до чорних дір

Новини за подібною темою:

		У нашій галактиці знайдено наймасивнішу чорну діру зоряної маси
		Астрономи виявили крихітну чорну діру, яка неодноразово пробиває газовий диск більшої чорної діри
		Надмасивні чорні діри ненадовго прокидаються з глибокого сну завдяки подрібненим ними зорям

Для вивчення чорних дір два автори нового дослідження Франческо Беніні (професор SISSA, науковий консультант Міжнародного центру теоретичної фізики та дослідник Національного інституту ядерної фізики в Італії) та Паоло Мілан (дослідник SISSA та Національного інституту ядерної фізики) використовували 30-літню ідею під назвою голографічний принцип. Дослідники пишуть: "Цей революційний і дещо контрінтуїтивний принцип передбачає, що поведінку гравітації в даній області простору можна альтернативно описати через іншу систему, яка існує лише уздовж краю цієї області і, отже, в меншому вимірі. І, що ще важливіше, в цьому альтернативному описі (який називається голографічним) гравітація не вбачається явно. Іншими словами, голографічний принцип дозволяє нам описувати гравітацію за допомогою мови, яка не містить гравітації, тим самим уникаючи незгоду з квантовою механікою".

Те, що зробили Беніні та Мілан, - це застосували теорію голографічного принципу до чорних дір. Таким чином їх загадкові термодинамічні властивості стали більш зрозумілими: зосередившись на передбаченні, що ці тіла мають велику ентропію, і спостерігаючи за ними з точки зору квантової механіки, ви можете описати їх так само, як голограму - вони мають два виміри, в яких гравітація зникає, але вони відтворюють об’єкт у трьох вимірах.

Від теорії до спостереження

Це дослідження є лише першим кроком до глибшого розуміння цих космічних тіл та властивостей, які їх характеризують, коли квантова механіка перетинається із загальною відносністю. Все є важливішим зараз у той час, коли спостереження в астрофізиці переживають неймовірний розвиток. Подумайте лише про спостереження гравітаційних хвиль від злиття чорних дір, результат співпраці LIGO і Virgo, і про чорну діру, чий надзвичайний образ був отриманий телескопом Event Horizon. У найближчому майбутньому нам, можливо, вдасться перевірити наші теоретичні прогнози щодо квантової гравітації, такі, як зроблені в цьому дослідженні, шляхом спостереження. І це, з наукової точки зору, буде чимось абсолютно винятковим.

Читайте ще цікаві факти про космос.

• Чорні діри