|
Наше понимание черных дыр можно расширить
|
|
|
|
Физики меняют наше понимание черных дыр в рамках нового исследования, которое отображает теоретические структуры внутри них, известные как “супермазы”, предлагая беспрецедентный взгляд на их микроструктуру.
|
|
|
|
Черные дыры остаются одной из самых удивительных особенностей Вселенной, поскольку они настолько гравитационно плотны, что ничто, включая свет, не может вырваться из них. Теперь команда физиков сообщает о том, как сверхмозга внутри черных дыр, концепция, основанная на теории струн, может сыграть решающую роль в том, чтобы помочь нам понять структурные элементы этих космических сингулярностей в микроскопическом масштабе.
|
|
|
|
Предлагая более подробную картину черных дыр и их взаимосвязи с другими космологическими явлениями, Николас Уорнер, профессор астрономии и математики в Колледже литературы, искусств и естественных наук Дорнсайфского университета США, который был соавтором нового исследования, говорит, что выводы команды могут помочь дополнить некоторые недостающие теоретические положения. что общая теория относительности Эйнштейна не может объяснить насчет черных дыр.
|
|
|
|
“Общая теория относительности - мощная теория для описания крупномасштабной структуры черных дыр, но это очень, очень грубый инструмент для описания микроструктуры черных дыр”, - говорится в заявлении Уорнера.
|
|
|
|
|
|
|
Супермазы, напротив, помогают теоретической физике расширить подходы к разгадке тайны черных дыр за пределы того, на чем остановился Эйнштейн в своей работе с общей теорией относительности, предлагая физикам шанс исследовать микроскопическую структуру черных дыр. Это важно, потому что черные дыры должны обладать обширной микроструктурой, если рассматривать их с точки зрения квантовой гравитации.
|
|
Сверхмузыки и пушистые шарики
|
|
|
|
Одним из способов достижения этой цели является замена более привычных представлений о черных дырах объектами, известными в теории струн как “пушистые шарики”. Уорнер и его коллеги утверждают, что теоретически пушистые шары могут быть созданы с использованием супермоделей физических объектов, существующих в более высоком пространственно-временном измерении.
|
|
|
|
Невероятным результатом, по словам Уорнера, является создание объекта, который демонстрирует всю свою структуру, но при этом ведет себя как черная дыра.
|
|
|
|
Использовать общую теорию относительности для достижения того, к чему стремятся он и его команда, было бы все равно, что использовать камеру, оснащенную всего одним пикселем, для получения изображения знаменитой картины Микеланджело "Страшный суд", которое дало бы лишь точную цветовую гамму картины.
|
|
|
|
“Наша предыдущая работа позволила нам получить изображение размером примерно в 1000 пикселей: контуры структур и некоторые штрихи”, - говорит Уорнер. Напротив, использование supermazes сравнимо с “использованием многих, многих миллиардов пикселей, позволяющих нам любоваться шедевром в деталях”.
|
|
Создание черной дыры в М-теории с помощью супермазов
|
|
|
|
Работа Уорнера и его команды сосредоточена на М-теории, которая объединяет все последовательные версии теории суперструн в современной физике, утверждая, что фундаментальные “струны” Вселенной не являются одномерными, а вместо этого существуют в виде мембран, иначе известных физикам как “браны”, в более высоких измерениях. Эти объекты могут пересекать множество пространственных измерений, демонстрируя поверхности, которые занимают важное место как в М-теории, так и в теории струн.
|
|
|
|
Уорнер и его команда сосредоточили свое исследование на пересекающихся системах М2-бран и М5-бран (последняя является пятимерной по сравнению с двумерной первой разновидностью), связанных с супергравитацией как приближением М-теории.
|
|
|
|
“Мы рассматриваем лабиринт как ”подложку", на которой может быть закодирована вся информация о том, что образовало черную дыру или когда-либо падало в нее", - объяснил Уорнер. Их исследования функции лабиринта, лежащего в основе пересечений между бранами, позволили команде получить полезную информацию о том, как лабиринты могут воспроизводить энтропию черных дыр и потенциально могут даже описывать их микросостояния.
|
|
|
|
Функции лабиринта и решения в условиях супергравитации
|
|
|
|
Хотя пересечения бран не являются чем-то новым в изучении теории струн, в работах Уорнера и его коллег эти идеи обретают новую жизнь, предлагая новые перспективы, а также уникальную геометрию, которая может быть использована для детализации поведения черных дыр. Однако недавно в исследовании команды была представлена уникальная математическая конструкция, называемая “лабиринтной функцией”, которую они используют для описания решений для пересекающихся систем бран M2 и M5 в условиях супергравитации.
|
|
|
|
“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. Согласно выводам команды, эта функция лабиринта должна соответствовать уравнениям, аналогичным знаменитому уравнению Монжа-Ампера, которое относится к геометрии пересечения бран M2 и M5 и другим характеристикам.
|
|
|
|
“Функция maze - это камера с разрешением в миллиард пикселей, которая может дать нам глубокое и детальное представление о микроструктуре черных дыр”, - сказал Уорнер, добавив, что работа команды является первым шагом к разработке более полного описания микроструктуры черных дыр на бранах в теории струн.
|
|
|
|
Источник
|
