В мире
Лента новостей
Лента новостей
Сегодня
Политика
Общество
Бизнес
Культура
Сделано Русскими
Личные связи
О проекте
Редакция
Контакты
Размещение рекламы
Использование материалов
Запрещенные организации
Свидетельство о регистрации СМИ ЭЛ № ФС 77 – 65733 выдано Роскомнадзором 20.05.2016.
Новости В мире
Русская планета
В мире

Голограмма пустоты

Черные дыры являются гигантскими голограммами, считают японские физики

Александр Телишев
8 мая, 2014 14:12
5 мин

Черная дыра. Источник: Alain Riazuelo / NASA

Физики из Киотского университета создали самую сложную на сегодня 3D-модель черной дыры, которая помогла им подтвердить популярную теорию о том, что эти объекты являются огромными двумерными голограммами. О результатах работы этой модели отчиталась японская Организация по изучению высокоэнергетических ускорителей (КЕК).
Черная дыра — это особая область в пространстве и времени, в которой силы гравитации настолько велики, что их неспособны преодолеть даже объекты, которые двигаются со скоростью света, в том числе и сами фотоны. Никакие объекты или излучение не могут вырваться за границы воздействия черной дыры, которая получила название «горизонт событий». Впрочем, в его существовании некоторые авторитетные ученые, например Стивен Хокинг, начинают сомневаться.
Сегодня только сторонники маргинальных физических и космологических теорий отрицают реальность существования черных дыр, однако среди ученых пока нет единого мнения насчет того, чем же на самом деле являются черные дыры и как они выглядят изнутри. Одно из самых популярных и при этом необычных объяснений их природы — так называемый голографический принцип, изложенный в 1993 году голландским физиком Герардом 'т Хоофтом.
Применительно к черным дырам этот принцип гласит, что их можно представить в виде гигантской двумерной голограммы, внутри которой «записана» информация об искривлении пространства-времени. Благодаря этому мы видим не плоскую черную дыру, а своеобразную трехмерную сферу пустоты, ограниченную радиусом Шварцшильда — расстоянием от гипотетического центра дыры до «горизонта событий».
Несмотря на популярность этой теории, ее истинность пока не была доказана. Этот недостаток исправили Манасори Ханада из Университета Киото (Япония) и его коллеги, создавшие масштабную трехмерную модель черной дыры и проверившие ее «голографичность» при помощи суперкомпьютера.
Согласно теории Стивена Хокинга, черные дыры могут не только поглощать, но и излучать энергию. Источник: NASA, and M. Weiss
Согласно теории Стивена Хокинга, черные дыры могут не только поглощать, но и излучать энергию. Источник: NASA, and M. Weiss (Chandra X -ray Center)
Ханада и его коллеги построили эту модель на основе теории об устройстве черных дыр, которая была сформулирована известным американским физиком Хуаном Малдасеной в 1997 году. При помощи теории суперструн ему удалось «поженить» квантовую механику с теорией относительности Эйнштейна, несовместимости которых ранее не позволяли теоретикам заглянуть внутрь черной дыры.
Японские физики проанализировали выкладки Малдасены и смогли превратить их в особый компьютерный алгоритм, позволяющий создать виртуальную черную дыру практически любых размеров при помощи суперкомпьютера. Раньше ученым не удавалось осуществить этого из-за того, что большое количество частиц в «компьютерной» черной дыре делало ее крайне нестабильной на квантовом уровне и слишком сложной даже для самых мощных вычислительных центров.
Используя эту модель, Ханада и его коллеги вычисляли массы и «температуры» излучения для черных дыр разных размеров и сравнивали их с теми значениями, которые были получены при помощи «классической» теории, представляющей черную дыру в виде 3D-объекта. Во всех случаях и для больших, и для малых черных дыр результаты моделирования и предсказания «классики» совпали. Это позволяет говорить о том, что теория Малдасены справедлива для черных дыр и что они действительно являются «плоскими» голограммами.
Как отмечают сами авторы этого исследования, подтверждение голографической природы черных дыр позволяет найти ответ на их главную загадку, сформулированную еще в 1974 году знаменитым британским астрофизиком Стивеном Хокингом. По его расчетам, черные дыры могут не только поглощать, но и излучать энергию, или «испаряться», благодаря квантовым эффектам вблизи «горизонта событий».
Существование этого явления, которое получило название «излучение Хокинга», противоречит принципу сохранения информации, что вызвало массу споров среди физиков и стало причиной «научной войны» между Хокингом и 'т Хоофтом во второй половине 90-х годов. Голографическая теория черных дыр позволяет разрешить это противоречие благодаря тому, что излучение Хокинга будет возникать в результате квантовых процессов внутри самой черной дыры.
Ханада и его коллеги надеются, что их модель подстегнет интерес к выкладкам Малдасены и к другим приложениям теории суперструн. Это поможет не только раскрыть тайны «внутреннего мира» черных дыр, но и ответить на вопрос — является ли Вселенная «плоской» голограммой или же реальным 3D-объектом. В свою очередь, японские ученые в ближайшее время попытаются показать, как возникает излучение Хокинга при помощи новой версии созданной ими компьютерной модели.
темы
5 мин