ZNANOST: hrvatski znanstveni portal

Što se nalazi na površini crne rupe?

Jesu li crne rupe uistinu nemilosrdne ubojice kakvima ih smatramo? Prema navođenju Samira Mathura, profesora fizike na Sveučilištu Ohio, nedavno nametnuta tvrdnja kako crne rupe imaju „vatrozidove“ koji uništavaju sve što dotaknu, nije istinita.

U online studiji koja se bavila ovom teorijom, Mathur je matematički dokazao kako crne rupe nisu arbitri propasti. Ustvari, crna rupa bi mogla zauzeti cijeli svijet, a mi to ne bismo ni primijetili.

Prije više od desetljeća, Mathur je koristio principe teorije vrpca kako bi pokazao da su crne rupe zapravo zapetljane lopte svemirskih vrpca. Njegova „fuzzball teorija“ pomogla je riješiti određene kontradikcije u mišljenju fizičara vezano za crne rupe.

No, kada je grupa istraživača nedavno pokušala nadograditi njegovu teoriju, zaključili su kako je površina svemirskih vrpca zapravo „vatrozid“.

Prema vatrozidnoj teoriji, površina zapetljanih svemirskih vrpca je smrtonosna. Ustvari, sama ideja je nazvana vatrozidna teorija zato što predlaže kako vatrena smrt uistinu čeka ono što je dotakne, neovisno o tome što je to.

Mathur i suradnici svoju su fuzzball teoriju također širili te su došli do potpuno suprotnog zaključka. Oni crne rupe ne vide kao ubojice već kao vrstu dobroćudnih strojeva za kopiranje.

Vjeruju da u situacijama kada neka materija dotakne površinu crne rupe, nastaje hologram koji čini gotovo savršenu kopiju te iste materije i nastavlja postojati kao i do tada.

„Gotovo savršeno“ je svrha argumentacije. Postoji poznata hipoteza u fizici naziva komplementarnost, koju je 1993. godine predložio teoretičar fizike Leonard Susskind. Komplementarnost od svakog holograma stvorenog putem crne rupe zahtijeva da bude savršena kopija originala.

Matematički, fizičari obiju strana ove debate svemirskih vrpca i vatrozida (fuzzball-firewall), zaključili su kako stroga komplementarnost nije moguća, što u prijevodu znači kako na površini crne rupe ne može nastati savršeni hologram.

Mathur i njegovi suradnici zadovoljni su s idejom jer su u međuvremenu razvili modificirani model komplementarnosti u kojem pretpostavljaju stvaranje nesavršenog holograma.

Zagovornici teorije vatrozida prema modelu komplementarnosti zauzimaju stav „sve ili ništa“. Bez savršenstva, kažu, moguća je jedino vatrena smrt.

Svojom zadnjom studijom, Mathur naglašava kako je matematički dokazao mogućnost modificirane komplementarnosti.

Informacijski paradoks crnih rupa

No, također nadodaje da zagovaratelji vatrozida nisu u krivu sa svojom teorijom. Dvije suprotstavljene strane svoje su kalkulacije temeljile na različitim pretpostavkama te su tako dobili suprotne odgovore. Jedna strana odbija ideju nesavršenosti, dok druga u tome ne vidi problem.

Nesavršenost je uobičajena tema kozmologije. Svjetski poznati fizičar Stephen Hawking svojevremeno je rekao kako je svemir nesavršen od samog početka svog nastajanja. Upravo bez nesavršenog raspršivanja materije stvorene za vrijeme „Velikog praska“, gravitacija ne bi mogla privući i spojiti atome koji čine galaksije, zvijezde, planete i samim time – nas.

Ova nova rasprava oko vatrozida i svemirskih vrpca ovisi o tome mogu li fizičari prihvatiti činjenicu da su crne rupe nesavršene, baš kao i ostatak svemira.

„Ne postoji savršena crna rupa, svaka od njih je potpuno drugačija“, objasnio je Mathur.

Njegov komentar odnosi se na odluku „informacijskog paradoksa“, dugovječnu debatu u fizici gdje je Hawking ustvrdio kako materija koja padne u crnu rupu nije uništena već postaje dio crne rupe.

Svakim novim dodatkom crna se rupa mijenja. Metaforički govoreći, u njen DNK ugrađuje se novi gen. To znači da je svaka crna rupa jedinstveni produkt materije koja postane njen dio.

Informacijski paradoks riješen je dijelom zbog razvoja Mathurove „fuzzball teorije“ 2003. godine. Ideja koju je objavio u časopisu „Nuclear Physics B“ potvrđena je i radovima mnogih drugih znanstvenika poput Olega Lunina, Stefana Giusta, Iosifa Bena i Nicka Warnera.

Kada se pojavila, ova je teorija bila radikalna zato što je predlagala zamisao kako crne rupe imaju definiranu, nejasnu površinu. To znači da materija ne pada izravno u crne rupe već više na njih.

Implikacije debate navedenih dviju teorija su duboke. Jedno od načela teorije vrpca je ta da je naše trodimenzionalno postojanje, četverodimenzionalno ako pribrojimo i vrijeme – hologram na površini koje postoji u nebrojeno mnogo dimenzija.

„Ako je površina crne rupe vatrozid, onda ideja svemira kao holograma pada u vodu,“ izjavio je Mathur.

Iz suprotnih argumentacija proizlazi kako je postojanje svemira na kocki ali bez ozbiljnijih obračuna fizičara.

„Nije to takva vrsta neslaganja. Zapravo se radi o vrlo jednostavnom pitanju. Prihvaćate li ideju o nesavršenosti ili ne?“, zaključuje Mathur.

Izvor: Ohio State University, Pam Frost Gorder

Link: News.osu.edu

Podijeli.