Новое объяснение черных дыр меняет все, что мы знаем

Червоточины — одна из самых знаковых идей современной физики. В популярной культуре они стали космическими ярлыками, позволяющими перемещаться между отдаленными уголками Вселенной или даже путешествовать во времени. Однако недавние теоретические работы показывают, что это понятие противоречит первоначальному физическому смыслу концепции, из которой выросли червоточины. Вместо экзотических туннелей они могли бы представлять собой глубокое математическое описание самой природы времени, пишет он. Интересная инженерия.

Ключ к пониманию – время

Корни этой проблемы уходят в 1935 год, когда Альберт Эйнштейн и Натан Розен попытались разрешить фундаментальное несоответствие между описанием гравитации и поведением элементарных частиц. Их интересовало не создание прохода в пространстве, а устранение сингулярностей в уравнениях общей теории относительности. Результатом стал математический мост, соединяющий два совершенно симметричных пространства-времени. Этот объект имел чисто формальный характер и служил для четкого определения физических уравнений.

Лишь позже Мост Розена Эйнштейна стал интерпретироваться как червоточина в сегодняшнем понимании этого слова. Теоретики начали представлять его как туннель между отдаленными областями космоса. Проблема в том, что детальный анализ показал ее нестабильность. В рамках классической теории относительности такая структура практически сразу закрывается и не пропускает даже свет. С физической точки зрения это ненаблюдаемый и непостоянный объект.

Новое исследование утверждает, что ключ к пониманию этой концепции это не пространство, а время. Фундаментальные уравнения физики в значительной степени симметричны относительно обращения времени. Если в них изменить направление временной шкалы, их действительность сохраняется. В обычном мире мы не воспринимаем эту симметрию, поскольку макроскопические процессы следуют за ростом энтропии и имеют четко выраженное направление от прошлого к будущему.

Однако в экстремальных условиях, например, преобладающих вблизи черных дыр или в самые ранние моменты существования Вселенной, эта упрощенная точка зрения перестает быть достаточной. Квантовая теория предполагает, что полное описание реальности должно включать две временные эволюции, зеркально отражающие друг друга. Один соответствует миру, который мы наблюдаем, другой представляет его эквивалент, обращенный во времени. В этой новой интерпретации мост Розена Эйнштейна соединяет не отдаленные места, а эти два противоположных направления течения времени.

Происхождение Вселенной совершенно иное

Такое понимание оказывает фундаментальное влияние на давнюю проблему информационного парадокса черных дыр. Согласно расчетам Хокинга, черные дыры излучают тепловое излучение и могут полностью испаряться. Если бы информация о предмете, попавшая в них, действительно исчезла, это нарушило бы фундаментальные принципы. принцип квантовой механики о сохранении информации. Информация не теряется в новой структуре. Он продолжает развиваться в обращенной во времени части квантового состояния, которая нам недоступна. С нашей точки зрения, оно исчезает, но сохраняется на фундаментальном уровне.

Еще более смелые выводы появляются в космологии. Если время симметрично на самом глубоком уровне, то Большой взрыв, возможно, не является абсолютным началом всего. Это мог быть переход между сжимающейся и расширяющейся вселенной, каждая из которых имеет противоположное направление времени. При таком сценарии наша Вселенная могла возникнуть в результате коллапса в более раннем космическом состоянии, где квантовые эффекты препятствовали образованию бесконечной плотности и вместо сингулярности произошло отражение.

Некоторые объекты из периода до этого перехода теоретически могли выжить в сегодняшней Вселенной. Маленькие черные дыры, образовавшиеся на ранних стадиях космической эволюции, уже давно изучаются как возможные кандидаты на роль темной материи. Однако подобные соображения все еще находятся на границе теории и ждут экспериментального или наблюдательного подтверждения.

Читайте больше из категории: Новости