Эонард Сусскинд, пионер теории струн, голографического принципа и других крупных физических идей, охватывающих последние полвека, предложил решение важной головоломки о черных дырах. Проблема заключается в том, что, хотя эти таинственные, невидимые сферы, кажется, остаются постоянными по размеру, если смотреть на них снаружи, их внутренности продолжают расти в объеме, по существу, вечно. Как это возможно?
В серии недавних работ и выступлений 78-летний профессор Стэнфордского университета и его сотрудники предполагают, что черные дыры растут в объеме, потому что их сложность неуклонно растет - идея, которая пока не доказана, стимулирует новое мышление о кванте природа гравитации внутри черных дыр.
Черные дыры - это сферические области с такой серьезностью, что даже свет не может вырваться. Впервые обнаруженные сто лет назад как шокирующие решения уравнений общей теории относительности Альберта Эйнштейна, они были обнаружены во всей вселенной. (Они обычно формируются из внутреннего гравитационного коллапса мертвых звезд.) Теория Эйнштейна приравнивает силу гравитации к кривым в пространстве-времени, четырехмерной ткани вселенной, но гравитация становится настолько сильной в черных дырах, что пространство-временная ткань изгибается к точке разрыва - бесконечно плотной «особенности» в центре черной дыры (о чем собственно и говорилось в фильме Интерстеллар)
Согласно общей теории относительности, внутренний гравитационный коллапс никогда не останавливается. Несмотря на то, что снаружи черная дыра, кажется, остается постоянной величины, слегка расширяясь только тогда, когда в нее попадают новые вещи, ее внутренний объем все время увеличивается и увеличивается по мере того, как пространство расширяется к центральной точке. Для упрощенной картины этого вечного роста представьте, что черная дыра представляет собой воронку, идущую вниз от двумерного листа, представляющего ткань пространства-времени. Воронка становится все глубже и глубже, так что падающие вещи никогда не доходят до таинственной сингулярности внизу. В действительности, черная дыра - это воронка, которая тянется внутрь от всех трех пространственных направлений. Его окружает сферическая граница, называемая «горизонтом событий», обозначающая точку невозврата.
Эти наработки привели Стивена Хокинга к тому, чтобы два года спустя понять, что черные дыры имеют температуру и поэтому излучают тепло. Это излучение заставляет черные дыры медленно испаряться, вызывая широко обсуждаемый «информационный парадокс черных дыр», который спрашивает, что происходит с информацией, которая попадает в черные дыры. Квантовая механика говорит, что вселенная сохраняет всю информацию о прошлом. Но как информация об упавшем материале, который, кажется, навсегда скользит к центральной сингулярности, также испаряется?
Связь между площадью поверхности черной дыры и ее информационным содержанием на протяжении десятилетий заставляла исследователей квантовой гравитации. Но можно также спросить: что соответствует растущему объему его внутреннего пространства в квантовом выражении? «По какой-то причине никто, включая меня в течение ряда лет, действительно не задумывался о том, что это значит», - сказал Сасскинд. «Что это за вещь, которая растет? Это должно было стать одной из главных загадок физики черных дыр».
Художественный фильм довольно близко подобрался к тайне черных дыр, не правда ли?
Статья оригинал: Бам!
