Черные дыры как голограммы
Голографический принцип. Согласно новым исследованиям, черные дыры могут быть как голограммы, в которых вся информация для создания трехмерного изображения кодируется в двумерной поверхности.
Об этом говорится в пресс-релизе Международной школы перспективных исследований (SISSA).
Как утверждают квантовые теории, черные дыры могут быть невероятно сложными и концентрировать огромное количество информации в двух измерениях, как наибольшие из существующих в природе жесткие диски. Эта идея согласуется с теорией относительности Эйнштейна, которая описывает черные дыры как трехмерные, простые, сферических и гладкие, как было показано на первом в истории изображении черной дыры, полученном в 2019 году. Короче говоря, черные дыры кажутся трехмерными, как и голограммы. Исследование, которое объединяет две противоречивые теории, недавно было опубликовано в «Physical Review X».
Тайна черных дыр
Для ученых черные дыры по многим причинам представляют собой серьезные теоретические проблемы. Например, в теоретической физике они являются прекрасными представителями большой трудности при объединении принципов общей теории относительности Эйнштейна с принципами квантовой физики гравитации. Согласно относительности, черные дыры - простые тела без информации. Согласно квантовой физике, как утверждают Джейкоб Бекенштейн и Стивен Хокинг, они являются самыми сложными существующими системами, поскольку они характеризуются огромной энтропией, которая измеряет сложность системы, и, следовательно, содержат много информации.
Голографический принцип, примененный к черным дырам
Для изучения черных дыр два автора нового исследования Франческо Бенине (профессор SISSA, научный консультант Международного центра теоретической физики и исследователь Национального института ядерной физики в Италии) и Паоло Милан (исследователь SISSA и Национального института ядерной физики) использовали 30-летнюю идею под названием голографический принцип. Исследователи пишут: "Этот революционный и несколько контринтуитивний принцип предполагает, что поведение гравитации в данной области пространства можно альтернативно описать через другую систему, которая существует только вдоль края этой области и, следовательно, в меньшем измерении. И, что еще важнее, в этом альтернативном описании (который называется голографическим) гравитация не предусматривается явно. Иными словами, голографический принцип позволяет нам описывать гравитацию с помощью языка, который не содержит гравитации, тем самым избегая несогласие с квантовой механикой".
То, что сделали Бенине и Милан - это применили теорию голографического принципа к черным дырам. Таким образом, их загадочные термодинамические свойства стали более понятными: сосредоточившись на предположении, что эти тела имеют большую энтропию, и наблюдая за ними с точки зрения квантовой механики, вы можете описать их так же, как голограмму - они имеют два измерения, в которых гравитация исчезает, но они воспроизводят объект в трех измерениях.
От теории к наблюдению
Это исследование является лишь первым шагом к более глубокому пониманию этих космических тел и свойств, которые их характеризуют, когда квантовая механика пересекается с общей относительностью. Все является важным сейчас в то время, когда наблюдение в астрофизике переживают невероятное развитие. Подумайте только о наблюдении гравитационных волн от слияния черных дыр, результате сотрудничества LIGO и Virgo, и о черной дыре, чей чрезвычайный образ был получен телескопом Event Horizon. В ближайшем будущем нам, возможно, удастся проверить наши теоретические прогнозы по квантовой гравитации, такие, как сделанные в этом исследовании, путем наблюдения. И это, с научной точки зрения, будет чем-то совершенно исключительным.
Читайте еще интересные факты о космосе.