A fekete lyukak messze a legtitokzatosabb tárgyak az univerzumban. Egyfajta űrbörtönnek számítanak, hatalmas gravitációjuk vonzza a térbeli tárgyakat, legyen szó gázfelhőkről vagy csillagokról; és még a kvantum fény sem képes elmenekülni ellenállhatatlan fogságából.
Úgy tűnik, hogy számunkra, akik három dimenzióban élünk, minden égitestnek, beleértve a fekete lyukakat is (természetesen minden tartalmukkal együtt), legalább három dimenzióval kell rendelkeznie. De ez nem ilyen egyszerű.
A tudósok számításai szerint az a tény, hogy a fekete lyukak hipotetikusan háromdimenziósak, egyáltalán nem zárja ki kétdimenziósságukat. És ezért. Az a tény, hogy a 70-es évek óta létezik a hologram univerzum elmélete, amelyet közvetlenül nem figyelhetünk meg. Mi a hologram? Ez egy kétdimenziós sík (például egy darab átlátszó film), amely egy bizonyos lézersugárral történő megvilágítás mellett és egy bizonyos látószögben háromdimenziós tárgyat hoz létre újra az űrben.
Kiderült, hogy az összes "valódi" tárgy csak kétdimenziós rekordok vetülete valamilyen távoli képzeletbeli "falra, amely korlátozza a világunkat". Ez a fal nagyon-nagyon feltételes.
Az új tanulmány kifejleszt egy elméletet, amelynek fő posztulátuma az, hogy a fekete lyukak is hologramok. Ezt az ellentmondásos ötletet elméleti fizikusok javasolták, akik új módszert dolgoztak ki a fekete lyukak (vagyis durván szólva a becsapódási határ) eseményhorizonton túli kaotikus állapotának becslésére. Annak érdekében, hogy megértsük, képzeljük el, hogy egy fekete lyuk elnyelte valamilyen bolygót. Az égitestről szóló információk természetesen nem tűntek el nyomtalanul. Az esemény horizontján van tárolva, de nem az eredeti háromdimenziós formájában, hanem mondjuk egy dinamikusan változó kétdimenziós fénykép formájában.
Hogyan jön létre ez a vetület egy hatalmas kozmikus léptékben? A Physical Review Letters folyóiratban megjelent tanulmány lehetővé teszi a tudósok számára, hogy új információkat szerezzenek a gravitációs hullámokról, amelyekről úgy gondolják, hogy a fekete lyukakban léteznek.
„Teljesebb és gazdagabb modellt tudtunk használni, mint a múltban kifejlesztett hurokkvantum gravitációs (LQG) modellek. Ez viszont garantálja a legmegbízhatóbb eredményt - mondja a kísérlet egyik résztvevője, Dr. Daniel Pranzetti, a müncheni Max Planck Elméleti Fizikai Intézet munkatársa. "Az egyszerűsített LQG modellek összehasonlítása a Hawking és Bekenstein által végzett szemiklasszikus elemzés eredményeivel kiküszöböli egyes folyamatok értelmezésének kétértelműségét."
Milyen folyamatokra gondolsz? Számításaik elvégzéséhez a tudósok egy kvantum gravitáció nevű jelenséget alkalmaztak, amely lehetővé tette számukra a fekete lyukak belsejében az entrópia (az összes komponens mozgásának véletlenszerűségének kvantitatív kifejezése) tanulmányozását. A kvantumgravitáció elmélete szerint a téridő szövetét "szemek" alkotják, amelyeket a kutatók "kvantumnak" neveznek; ezen részecskék példáján vizsgálják a gravitáció hatását rendkívül kis léptékben.
Promóciós videó:
"Kutatásunk ötlete az, hogy a homogén klasszikus geometriai alakzatok az űrben található kvantumcsoportokból állnak" - magyarázza Pranzetti. "Így megszereztük a fekete lyuk kvantumállapotainak leírását, amely felhasználható a tér-idő kontinuum fizikájának magyarázatára."
Korábbi kutatások (különösen Stephen Hawking professzor munkája) azt feltételezték, hogy a fekete lyuk entrópiája arányos a területével, nem pedig a térfogatával. Ezek az eredmények tisztán elméleti jellegűek voltak, mivel a tudósoknak szükségük volt néhány kifejezett, anyagi elemre, amelyek kaotikus mozgásukkal megmutathatták az entrópia folyamat lényegét. A gravitációs hatások új számításához kvantumcsoportokat használtak, és ennek eredményeként bebizonyosodott, hogy a fekete lyukak összetétele kétdimenziós síkon belül van.
Vagyis kiderült, hogy egész világunk az Univerzum bizonyos képzeletbeli határain zajló folyamatok tükröződése. A fekete lyukak eseményhorizontja pedig a reflexiók tükre (hogyan ne idézhetnénk fel Platón híres allegóriáját egy barlangról, a felszínén található árnyékokról és az életről, mint illúzióról).
Kik akkor emberek? Csak egy távoli kétdimenziós változat 3D-s vetülete ez?.. Mindenkinek megvan a maga válasza erre a kérdésre.
Ez a cikk Daniele Oriti, Daniele Pranzetti és Lorenzo Sindoni kutatására épül, a Horizont Entropia from Quantum Gravity Condensates, Physical Review Letters (2016). DOI: 10.1103 / PhysRevLett.116.211301
Elena Muravyova a neveroyatno.info oldalra