|
Расшифровка микроструктуры черных дыр
|
|
|
|
Команда физиков обнаружила новый подход, который переосмысливает концепцию черных дыр, составляя подробное описание их структуры, как показано в исследовании, недавно опубликованном в журнале Journal of High Energy Physics.
|
|
|
|
В исследовании подробно описываются новые теоретические структуры, называемые "супермазами", которые дают более универсальную картину черных дыр в области теоретической физики. Супермазы, основанные на теории струн, имеют ключевое значение для понимания структуры черных дыр на микроскопическом уровне.
|
|
|
|
"Общая теория относительности - мощная теория для описания крупномасштабной структуры черных дыр, но это очень, очень грубый инструмент для описания микроструктуры черных дыр", - сказал Николас Уорнер, соавтор исследования и профессор физики, астрономии и математики в литературном колледже Дорнсайфа при Университете Южной Калифорнии, Искусства и науки. В рамках теорий, выходящих за рамки уравнений Эйнштейна, супермазы дают подробное представление о микроскопической структуре черных дыр на бранах.
|
|
|
|
Черные дыры - это объекты, гравитация которых достаточно сильна, чтобы задерживать свет, и традиционная черная дыра общей теории относительности окружена горизонтом событий. Если смотреть за пределы горизонта событий, такая черная дыра ничем не примечательна, но это в корне противоречит квантовой механике. В рамках квантовой гравитации, которая выходит за рамки общей теории относительности, черные дыры должны обладать огромной микроструктурой.
|
|
|
|
|
|
|
Теория струн может достичь этого, заменив традиционные черные дыры концептуальными объектами, известными как "пушистые шарики". Работа Уорнера показывает, как на самом деле можно создавать пушистые шары из невероятных физических объектов в многомерном пространстве-времени, создавая объект, который ведет себя как черная дыра и при этом демонстрирует всю свою структуру.
|
|
|
|
"Предположим, вам нужно изображение Страшного суда Микеланджело: общая теория относительности с ее горизонтами подобна использованию камеры всего с одним пикселем", - сказал Уорнер. "Все, что вы видите, - это единственное цветовое пятно. В результате нашей предыдущей работы мы получили изображение размером примерно в 1000 пикселей: очертания структур и некоторые штрихи. Супермазы - это то же самое, что много-много миллиардов пикселей, позволяющих нам любоваться шедевром в деталях".
|
|
|
|
Супермазы воссоздают черные дыры в М-теории
|
|
|
|
Новое исследование основано на М-теории, теоретической базе в физике, которая связана с теорией струн. М-теория утверждает, что струны — фундаментальные строительные блоки Вселенной — не являются одномерными. Вместо этого они существуют в более высоких измерениях в виде бран, сокращенно от "мембран", которые представляют собой физические объекты, простирающиеся во множестве пространственных измерений. Браны имеют многомерные поверхности, которые играют важную роль в теории струн и М-теории.
|
|
|
|
"В этой статье мы исследуем пересекающиеся системы М2-бран (двумерных) и М5-бран (пятимерных) в рамках теории супергравитации, которая является низкоэнергетическим приближением М-теории", - сказал Уорнер. "Мы думаем о лабиринте как о "подложке", на которой может быть закодирована вся информация о том, что создало черную дыру или когда-либо падало в нее".
|
|
|
|
Исследуя функцию лабиринта, которая управляет этими пересечениями бран, авторы исследования показывают, как лабиринты способны воспроизводить энтропию черных дыр и потенциально описывать микросостояния черных дыр.
|
|
|
|
Новый подход к картографированию черных дыр
|
|
|
|
Пересечения бран широко изучались в теории струн, но новая статья переосмысливает эти идеи, чтобы дать новую геометрию, которая может описывать черные дыры. В ходе исследования была разработана "лабиринтная функция", новая математическая конструкция, которая характеризует решения для пересекающихся систем бран M2 и M5 в условиях супергравитации. Функция лабиринта должна подчиняться нелинейному дифференциальному уравнению, аналогичному знаменитому уравнению Монжа-Ампера, которое определяет геометрию и динамику пересечений бран M2 и M5.
|
|
|
|
"Функции лабиринта играют ключевую роль в связывании конфигураций бран с решениями в области супергравитации, которые, в свою очередь, открывают новый способ изучения микросостояний черных дыр", - сказал Уорнер. "Функция maze - это камера с разрешением в миллиард пикселей, которая может дать нам глубокое и детальное представление о микроструктуре черных дыр".
|
|
|
|
Уорнер сказал, что это только первый шаг в более масштабной программе по разработке всеобъемлющего описания микроструктуры черной дыры на бране с помощью теории струн.
|
|
|
|
Источник
|
