Teoretici strun říkají, že černé díry jsou multidimenzionální řetězec „supermazes“

Černé otvory mohou být „supermaze“ mnohorozměrných řetězců

Podle Clara Moskowitz editoval Jeanna Bryner

Černé díry, nejhustší objekty ve vesmíru, jedí všechno, co se blíží, dokonce i lehké. Je něco ponecháno uvnitř těchto monstruhů To by mohlo odhalit, co pohltili na prvním místě? Teorie řetězcůPokus o sloučení gravitace s kvantovou fyzikou, říká ano. Nová studie naznačuje, že uvnitř Černé díry lež zamotané dráhy strun zvaných supermazes, které drží tyto informace ve více rozměrech.

Co jsou supermazes Black Hole?

Supermaze pocházejí z M-teorie, zastřešující myšlenky, která zahrnuje více verzí teorie strun, ve kterých náš vesmír obsahuje 11 rozměrů-ne jen Čtyři, o kterých fyzici vědí, že existují. V M-teorii je vesmír vyroben z vícerozměrných vibračních řetězců zvaných Branes. Supermaze jsou druhem mapy toho, jak se v mezích černých děr protínají různé dvourozměrné a pětirozměrné otvory. Mazes jsou způsob, jak si představit mikrostrukturu černé díry – jeho nepatrné kvantové make -up.

O podpoře vědecké žurnalistiky

Pokud se vám tento článek líbí, zvažte podporu naší oceněné žurnalistiky předplatné. Zakoupením předplatného pomáháte zajistit budoucnost působivých příběhů o objevech a myšlenkách, které dnes formují náš svět.

„Maze je velmi složitá, složitá struktura se spoustou pokojů a komor a křižovatky stěn, se všemi druhy vrstvení na těchto stěnách,“ říká spoluautor studie Nicholas Warner z University of Southern California. Stěny jsou Brany a „křižovatky jsou místo, kde se dvourozměrné věci setkávají s pětirozměrnými věcmi. Když se setkávají, táhnou se a ohýbají se.“

Supermazes by obýval černé díry, které nebyly opravdu černé díry. Místo toho by to byli fuzzballs: fuzzy koule vibračních otrub, které postrádají tradiční rysy černých děr – Horizont události (vnější hranice) a singularita (jediný bod obsahující veškerou hmotu). „S černými otvory a jejich obzory je spojeno obrovské množství problémů,“ říká Warner. Fuzzballs jsou „stav hmoty, který vypadá jako černá díra a chová se jako černá díra, ale liší se v horizontu.“

Warner a jeho spoluautoři, iosif Bena a Dimitrios Toulikas, oba na ústavu teoretické fyziky ve Francii, tak Anthony Houppe ze švýcarského federálního institutu technologického Curychu, popsali supermazes v papíru Publikováno 14. března v Journal of High Energy Physics.

Co říkají odborníci

Supermaze jsou „pěkný“ nový způsob, jak vytvořit rodiny fuzzballsů, říká Samir Mathur, teoretický fyzik na Ohio State University, který původně navrhoval fuzzballs. Autoři nové studie „udělali hodně tvrdé práce při výrobě více rodin,“ dodává. „Považuji všechny tyto konstrukce za velmi zajímavé a tento nejnovější je také velmi zajímavý.“

Jednou z otázek, která je stále nevyřešena, je to, zda verze Supermaze Fuzzballs plně splňují všechny požadavky, kteří mají vědci pro černé díry – nebo teoretické objekty, které je nahrazují. „Řešení vytvořená Dr. Benou a jeho spolupracovníky jsou velmi zajímavá a určitě jsou. blízko Abychom byli černými díry, “říká Kalifornská univerzita, Santa Barbara, fyzik Don Marolf.

Například vyříznutí horizontů událostí z černých děr ztěžuje zodpovědnost za jejich entropii, míru jejich náhodnosti nebo poruchy. Vědci „se podařilo psát mnoho zajímavých a složitých řešení,“ říká fyzik Juan Maldacena z Institutu pro pokročilé studium v ​​Princetonu v NJ, „ale dosud ne plnou sadou řešení, která mohou odpovídat za entropii těchto černých děr, které se vypočítá řešením s horizontem.“

Proč na tom záleží

Fuzzballs a Teorie strun jsou jen jedním ze způsobů, jak se fyziky snaží překlenout propast mezi Einsteinovou obecnou teorií relativita a kvantová mechanika, která nevycházejí. Vědci by chtěli konečnou teorii, která dokáže popsat jak malé machinace částic, tak velké pohyby galaxií. Vnitřky černých děr, které jsou extrémně malé a extrémně masivní, jsou ideálním testovacím důvodem pro vyzkoušení takové teorie.

Konkrétněji se objevily fuzzballs a stringy supermazes jako způsob, jak vyřešit svolanou hádanku Informační paradox černé díry. Tato quandary vznikla, když se zdá, že se fyziky uvědomili, že černé díry porušují posvátný zákon fyziky: tyto informace nelze nikdy zničit. V roce 1974 si Stephen Hawking uvědomil, že černé díry se musí pomalu odpařit emitováním částic, které nakonec vyčerpávají černou díru na nic. Na tradičním obrázku černé díry tento proces ničí všechny informace obsažené v něm. Fuzzballs by však mohl některé z těchto informací přenášet prostřednictvím odpařujících se částic. „Supermaze má obrovskou schopnost ukládat informace,“ říká Warner. „To řeší informační paradox.“