Содержание
Черные дыры могут быть похожи на голограммы, в которых вся информация для создания трехмерного изображения закодирована на двухмерной поверхности. Как утверждают квантовые теории, черные дыры могут быть невероятно сложными и концентрировать огромное количество информации в двух измерениях, как самые большие жесткие диски, существующие в природе.
Эта идея согласуется с теорией относительности Эйнштейна, которая описывает черные дыры как трехмерные, простые, сферические и гладкие, как показано на первом в истории изображении черной дыры, которая циркулировала в 2019 году.
Короче говоря, черные дыры только кажутся трехмерными, на самом деле они плоские. То есть, так же, как и голограммы. Исследование, которое объединяет Эти две несовпадающие теории, недавно были опубликованы в Physical Review X.
Тайна черных дыр
Для ученых черные дыры создают огромные проблемы в их стройных теориях по многим причинам. Они, например, превосходные поставщики огромных трудностей для теоретической физики в объединении принципов общей теории относительности Эйнштейна с принципами квантовой физики гравитации. Согласно теории относительности, черные дыры – это простые тела без информации.
Согласно квантовой физике, как утверждают Якоб Бекенштейн и Стивен Хокинг, они являются наиболее сложными из существующих систем, поскольку они характеризуются огромной энтропией, которая измеряет сложность системы и, следовательно, содержит много информации.
Голографический принцип применительно к черным дырам
Для изучения черных дыр два автора нового исследования, Франческо Бенини (профессор SISSA, научный консультант ICTP и исследователь INFN) и Паоло Милан (исследователь SISSA и INFN), использовали 30-летнюю идею, названную голографическим принципом.
Исследователи пишут: “Этот революционный и несколько нелогичный принцип предполагает, что поведение гравитации в данной области пространства может быть альтернативно описано в терминах другой системы, которая живет только вдоль края этой области и, следовательно, то есть, минус одно измерение. И, что более важно, в этом альтернативном описании (называемом голографическим) гравитация не проявляется явно.
Другими словами, голографический принцип позволяет нам описывать гравитацию, используя язык, который не содержит гравитации, что позволяет избежать трения с квантовой механикой”. Бенини и Милан применили теорию голографического принципа к черным дырам. Таким образом, их таинственные термодинамические свойства стали более понятными: сосредотачиваясь на предсказании, что эти тела обладают большой энтропией, и наблюдая их с точки зрения квантовой механики, вы можете описать их как голограмму – у них есть только два измерения, в которых исчезает гравитация, но они описывают объект в трех измерениях.
От теории к наблюдению
Это исследование – только первый шаг к более глубокому пониманию этих космических тел и свойств, которые характеризуют их, когда квантовая механика пересекается с общей теорией относительности. Это наиболее важно сейчас, когда наблюдения в астрофизике переживают невероятное развитие.
В ближайшем будущем мы сможем проверить наши теоретические предсказания относительно квантовой гравитации, и те, которые сделаны в этом исследовании, путем наблюдения. И это, с научной точки зрения, было бы чем-то совершенно исключительным.
Читайте также: Черная дыра может быть источником энергии для инопланетных цивилизаций