Это может звучать как нечто из «Матрицы», но учёные теперь заявляют, что наша Вселенная имеет семь измерений. В дополнение к четырём привычным нам измерениям — высоте, длине, глубине и времени — физики утверждают, что существуют три дополнительных «свёрнутых» слоя реальности. Исследователи полагают, что это далеко не научная фантастика, а ключ к решению одной из самых не решеных проблем в истории физики.
Согласно исследователям, эта смелая теория наконец объясняет, что происходит с чёрными дырами после их гибели. Раньше учёные думали, что чёрные дыры — это космические пустоты, из которых ничто не может вырваться. Но в 1970-х годах Стивен Хокинг понял, что чёрные дыры излучают радиацию и со временем медленно испаряются. Проблема в том, что это, казалось бы, нарушает одно из важнейших правил квантовой физики, порождая так называемый информационный парадокс. Группа исследователей теперь заявляет, что нашла решение этой 50-летней головоломки, но оно работает только в том случае, если во Вселенной действительно существует семь измерений.
Информационный парадокс проистекает из правила квантовой физики, гласящего, что информация не может быть уничтожена. Соавтор исследования Ричард Пинчак, старший научный сотрудник Словацкой академии наук, объясняет Live Science: «Представьте, что вы бросаете книгу в огонь. Книга уничтожена, но в принципе вы могли бы восстановить каждое слово из дыма, пепла и тепла — информация перемешана, но не потеряна». Однако, согласно Хокингу, чёрные дыры в конечном итоге должны испариться в ничто, унося с собой всю информацию, которую когда-либо содержали. Это выглядит как фундаментальное противоречие между «классическими» законами физики, управляющими большими объектами вроде чёрных дыр, и квантовыми законами, действующими на мельчайших масштабах.
Уникальное решение доктора Пинчака проистекает из нового способа понимания структуры самого пространства-времени. Согласно теориям Эйнштейна, пространство-время подобно четырёхмерному листу, который может скручиваться, изгибаться и растягиваться в присутствии сильных гравитационных полей. Но согласно некоторым современным теориям, пространство-время на самом деле имеет семь измерений, включая три, которые мы обычно не видим. «Мы привыкли к трём измерениям пространства и одному времени — всего четырём измерениям, — говорит доктор Пинчак. — Наша модель предполагает, что у Вселенной действительно есть семь измерений: четыре известных нам плюс три крошечных дополнительных измерения, свёрнутых так плотно, что мы не можем их непосредственно воспринимать». Это означает, что пространство-время может не только складываться, но и скручиваться, создавая новый физический эффект — кручение.
Оказывается, это так называемое «поле кручения» является ключом к пониманию того, что происходит с чёрными дырами, когда они, кажется, исчезают. Согласно теории исследователей, по мере того как чёрная дыра испаряется до минимально возможных масштабов, её семь измерений, по сути, завязываются в узел. Когда этот узел становится достаточно маленьким, свёртывание скрытых измерений создаёт внешнюю силу, которая не позволяет чёрной дыре полностью коллапсировать. В результате остаётся поразительно крошечный остаток — примерно в 10 миллиардов раз меньше электрона. Однако этот скрученный узел скрытых измерений по-прежнему хранит всю информацию, попавшую в чёрную дыру, словно крошечный вечный памятник. Вместо того чтобы исчезнуть, чёрные дыры сжимаются настолько, что их скрытые измерения завязываются в узел и принимают форму, которая сохраняет их стабильными навсегда. Это называется «остатком чёрной дыры, стабилизированным кручением». Это означает, что информация никогда не теряется, потому что чёрная дыра никогда не исчезает по-настоящему, что разрешает видимую проблему информационного парадокса.
Самое захватывающее в этой теории то, что она может также помочь решить ещё несколько проблем физики. Исследователи утверждают, что трёх скрытых измерений и поля кручения достаточно для воспроизведения картины взаимодействий, лежащих в основе механизма Хиггса, также известного как «частица Бога», которая придаёт массу другим частицам. Более того, эти чёрные дыры-останки могут даже составлять тёмную материю — невидимое вещество, образующее 27% массы Вселенной. Если они правы, учёные должны иметь возможность обнаружить частицы с дополнительными измерениями, известные как «частицы Калуцы — Клейна». Однако эти частицы примерно на 14 порядков тяжелее самой массивной известной элементарной частицы и на семь порядков выходят за пределы досягаемости Большого адронного коллайдера.
Возможно, исследователи смогут найти следы этих семимерных структур в космическом микроволновом излучении, оставшемся после Большого взрыва, или в древних ряби пространства-времени, называемых первичными гравитационными волнами. Тем не менее, технологии, необходимые для этих экспериментов, всё ещё далеки от реализации, оставляя это решение загадки чёрных дыр всего лишь ещё одной заманчивой возможностью. Парадокс информации остаётся одной из самых острых проблем современной физики, и хотя семимерная модель звучит как научная фантастика, она предлагает математически стройное решение, которое нельзя отвергать. Следующее десятилетие покажет, смогут ли астрофизики найти наблюдательные подтверждения этой теории — или же ответ на вопрос о том, куда уходит информация из чёрных дыр, окажется ещё более неожиданным.
Чёрные дыры обладают гравитационным притяжением, настолько сильным, что его не может избежать даже свет
Чёрные дыры настолько плотны, а их гравитационное притяжение настолько сильно, что никакая форма излучения не может их покинуть — даже свет. Они действуют как интенсивные источники гравитации, которые всасывают пыль и газ вокруг себя. Считается, что именно вокруг их интенсивного гравитационного притяжения вращаются звёзды в галактиках. То, как они формируются, до сих пор плохо изучено. Астрономы полагают, что они могут образоваться, когда большое облако газа, в 100 000 раз превышающее размеры Солнца, коллапсирует в чёрную дыру. Многие из этих «зародышей» чёрных дыр затем сливаются, образуя гораздо более крупные сверхмассивные чёрные дыры, которые находятся в центре каждой известной массивной галактики. Альтернативно, «зародыш» сверхмассивной чёрной дыры может возникнуть из гигантской звезды, примерно в 100 раз массивнее Солнца, которая в конечном итоге превращается в чёрную дыру после того, как у неё заканчивается топливо и она коллапсирует. Когда такие гигантские звёзды умирают, они также порождают «сверхновую» — огромный взрыв, который выбрасывает вещество из внешних слоёв звезды в глубокий космос.
Ваш комментарий