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

Новости по подобной теме:

		В нашей галактике найдена самая массивная черная дыра звездной массы
		Астрономы обнаружили крошечную черную дыру, неоднократно пробивающую газовый диск более крупной черной дыры
		Сверхмассивные черные дыры ненадолго просыпаются из глубокого сна благодаря измельченным ими звездам

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.

• Черные дыры