Почему черные дыры не поглощают все пространство?

Черные дыры прекрасно впитывают материю. Настолько сильно, что даже свет не может вырваться из их объятий (отсюда и название). Но учитывая их талант к поглощению, почему черные дыры не продолжают все расширяться и расширяться и просто не поглотят Вселенную?

В 2018 году один из ведущих физиков мира предложил ослепительное объяснение, рассказывает издание ScienceAlert.

Удобно, что эта идея также может объединить две крупнейшие теории во всей физике.

Исследователем этого объяснения является не кто иной, как физик Стэнфордского университета Леонард Сасскинд, также известный как один из отцов теории струн.

Он высказал свои соображения насчет парадокса в серии статей, в которых, в основном, говорится о том, что черные дыры расширяются, увеличивая сложность внутри себя — особенность, которую мы просто не видим во время наблюдений издалека.

Иными словами, они расширяются внутрь, а не наружу.

Что еще более удивительно, эта гипотеза может иметь параллель с расширением нашей Вселенной, которая также, похоже что, растет в не интуитивном смысле.

"Я думаю, что это очень и очень интересный вопрос, связан ли космологическое возростание пространства с возрастанием какой-то сложности", - цитирует Сасскинд издание "Атлантика".

"И связан ли космический часы, эволюция Вселенной с эволюцией сложности. Я не знаю ответа".

Сасскинд возможно спекулирует относительно эволюции Вселенной, но его мысли о том, почему черные дыры растут больше внутрь, чем наружу, достойны внимания. Конечно, по своей природе этот тип исследования является теоретическим, и его нелегко проверить или опровергнуть в процессе экспертной оценки.

Но здесь достаточно классная идея, которую следует раскрыть. Для этого нам нужно на мгновение вернуться к основам. Поэтому... держись крепче.

Проще говоря, черные дыры — это плотные массы, искажающие пространство настолько, что даже свету (читай: информации) не хватает скорости побега, необходимой для выхода.

Первые весомые теоретические основания для такого объекта появились естественным образом из математики, лежащей в основе общей теории относительности Эйнштейна еще в 1915 году. С тех пор физические объекты, соответствующие этим предсказаниям, были неоднократно замечены в центрах галактик.

Распространенной аналогией является представление измерений пространство + время в виде гладкого резинового листа. Так же как тяжелый предмет искажает резиновый лист, масса искажает геометрию пространства-времени.

Свойства резинового листа нашей Вселенной означают, что он может создать глубокую гравитационную воронку, которая растягивается "вниз", без растяжения гораздо дальше "наружу".

Большинство объектов расширяются "наружу", когда вы добавляете материал, а не "внутрь". Поэтому как мы вообще можем это представить? Резиновые листы — полезные аналогии, но только до определенного момента.

Чтобы понять, как ведет себя материя на этом чрезвычайно эластичном фоне, нам нужно искать ответ в другом месте. К счастью, в физике есть второй свод правил о том, как работает Вселенная, который называется квантовой механикой, описывающей взаимодействие частиц и их сил.

Однако эти два свода правил — общая теория относительности и квантовая механика — не всегда согласуются. Маленькие вещи, интерпретированы через призму общей теории относительности, не имеют особого смысла. А такие большие вещи, как черные дыры, приводят к тарабарщине, когда применяются правила квантовой механики.

Это значит, что мы упустили что-то важное — то, что позволило бы нам интерпретировать свойство сгибания пространства в общей теории относительности с точки зрения конечных масс и частиц-посредников.

Одним из претендентов является то, что называется "анти-де Ситтера/конформная теория поля", сокращенно Ads/CFT. Это идея типа "теория струн встречает четырехмерное пространство", цель которой — объединить лучшее из квантовой механики и общей теории относительности.

Исходя из этой концепции, квантовая сложность черной дыры — количество шагов, необходимых для возвращения ее к состоянию до-черной дыры — отображается в ее объеме.

То же мышление лежит в основе другой идеи, ломающей мозг, под названием голографический принцип. Точные подробности не для слабонервных, но они остаются в свободном доступе на arXiv, если вы хотите получить свою порцию математики на день.

Это может показаться немного похожим на загрузку фильмов на ваш рабочий стол только для того, чтобы обнаружить, что внутри он теперь "больше". Как бы это смешно ни звучало, но в экстремальных условиях черной дыры большая вычислительная мощность действительно может означать больший внутренний объем. По крайней мере так предлагает моделирование Ads/CFT Сасскинда.

Теория струн сама по себе является одной из тех приятных идей, которые выпрашивают эмпирической победы, поэтому нам еще далеко от брака между квантовой механикой и общей теорией относительности.

Предположение Сасскинда о том, что квантовая сложность, в общем итоге, отвечает за объем черной дыры, заставило физиков продумать последствия. В конце концов, черные дыры не похожи на обычное пространство, поэтому мы не можем ожидать применения обычных правил.

Но если к кому-то стоит прислушаться насчет этой темы, то это, пожалуй, тот самый парень.

Его лекции доступны на сервере препринтов arXiv, а в 2020 году были опубликованы как книга.

! Читайте еще интересные новости о космосе на сайте или следите за ними на Facebook.