Чорні діри — найзагадковіші об’єкти Всесвіту. Вони поглинають навіть світло, але чи залишається бодай якийсь слід від того, що колись потрапило в їхню гравітаційну пастку? Відповідь на це запитання може ховатися в заплутаних структурах — суперлабіринтах, про які розповідає нове дослідження в межах теорії струн.
Що всередині суперлабіринтів?
Згідно з М-теорією (розширенням теорії струн), наш Всесвіт має 11 вимірів замість чотирьох. У цій моделі основа реальності — вібруючі багатовимірні об’єкти, або брани. Суперлабіринти — це складні переплетення двовимірних і п’ятивимірних бран у серці чорних дір. Вони нагадують нескінченний квантовий пазл, де кожен елемент зберігає інформацію про поглинену матерію.
«Уявіть лабіринт із сотнями кімнат, перехресть та стін, де кожен шар взаємодіє з іншими. У такому місці двовимірні речі можуть зустрічатися з п’ятивимірними. Коли вони зустрічаються, вони тягнуться одна до одної і згинаються», — пояснює Ніколас Ворнер, співавтор дослідження з Університету Південної Каліфорнії.
Згідно з гіпотезою, мікроструктура чорної діри нагадує переплетіння різних вимірів між собою. Матерія всередині цих гравітаційних монстрів настільки стискається, що перетворюється на нечіткі кулі з вібруючих бран, які мають ознаки чорних дір, але без горизонту подій. Вони отримали назву фузболи (fuzzballs).
Чому фузболи важливі?
Традиційна модель чорних дір суперечить квантовій механіці через «інформаційний парадокс»: згідно зі Стівеном Гокінгом, випаровування дір через випромінювання знищує інформацію про їхній вміст, що неможливо за законами фізики. Фузболи дозволяють уникнути цього парадоксу. Оскільки вони не мають сингулярності, їхня внутрішня структура може «записувати» дані про поглинені об’єкти та передавати їх через випромінені частинки.
«Суперлабіринт має колосальну ємність для зберігання інформації. Це вирішує парадокс», — підкреслює Ворнер.
Критика гіпотези
Дослідження, опубліковане в Journal of High Energy Physics, отримало неоднозначні відгуки. Самір Матур, автор концепції фузболів, називає суперлабіринти «елегантним кроком» у створенні нових моделей. Однак фізик Дон Марольф зауважує: хоча структури мають масу та заряд, як у звичайних дір, їхня відповідність основним властивостям (наприклад, ентропії) ще не доведена.
Суперлабіринти — це ще одна спроба зблизити загальну теорію відносності та квантову механіку. Їхнє вивчення допоможе не лише зрозуміти чорні діри, але й наблизитися до Теорії всього — єдиного опису фундаментальних сил природи.
Хоча суперлабіринти поки що залишаються гіпотетичною моделлю, вони відкривають нові горизонти у фізиці. Можливо, саме в цих багатовимірних структурах криється ключ до розгадки головних таємниць Всесвіту.
Раніше ми пояснювали, чи можна вижити в чорній дірі та вийти з іншого боку.
За матеріалами scientificamerican.com
