Kristali prostor-vremena mogli bi biti poreklo određenih retkih crnih rupa, nagoveštava teorijska studija

Prenoseći opštu relativnost u više dimenzije, fizičari dokazuju da matematički obrazac talasanja u prostor-vreme geometriji može proizvesti gole singularitete i mikroskopske crne rupe. Ovo novo otkriće unapređuje istraživanje teme koja decenijama muči fizičare.

Godine 1997, Stiven Hoking je priznao poraz u opkladi iz 1991. godine sa kolegama teorijskim fizičarima Kipom Tornom i Džonom Preskilom o mogućem postojanju golih singulariteta: objekata sličnih crnim rupama, ali bez horizonta događaja (tačke posle koje svetlost i sva druga materija ne mogu pobeći), što ih čini vidljivim. Hoking je na kraju priznao da takvi objekti mogu postojati. Nagrada za Torna i Preskila su bile majice da pokriju „golotinju“.

Preporučujemo

Dokaz koji je pokolebao Hokinga došao je od fizičara Metjua Čoptuika. Godine 1993, Čoptuik je proučavao specifičan skup rešenja Ajnštajnovih jednačina opšte relativnosti. Numeričko rešenje, na tadašnjem superkompjuteru, pokazalo je kako hipotetički mogu nastati goli singulariteti pod veoma specifičnim uslovima.

Čoptuik je otkrio da modeliranjem gravitacionog kolapsa jednostavnog oblika materije, kao što je neko polje, i finim podešavanjem inicijalnih uslova, može biti konstruisano nestabilno stanje. Ovo teorijsko stanje je kasnije postalo poznato kao prostor-vremenski kristal — samoorganizovani repetitivni matematički obrazac talasanja u geometriji prostor-vremena — koji sadrži singularitet sa beskonačnom zakrivljenošću (goli singularitet). Pošto se takav singularitet ne bi formirao unutar crne rupe, teoretski bi mogao biti vidljiv.

Međutim, baš kao fazna tranzicija iz tečne vode u led, ovo stanje je krhko, sa poljem na ivici između rasipanja u prazan prostor i formiranja mikroskopske crne rupe.

Ipak, ostala je znatna sumnja u postojanje takvog stanja, čak i teorijski.

„Kad god formulišete sistem u numeričkom kodu, uvek imate problem jer na računaru možete predstaviti samo konačan broj cifara“, kaže koautor studije Kristijan Eker, astrofizičar sa Univerziteta Gete u Nemačkoj. „Kompjuterske simulacije su mogle su ići samo do određene granice pre nego što bi nepreciznosti postale neizbežne“.

Iako novije numeričke metode obezbeđuju mnogo veću tačnost, one nisu egzaktne i nikada ne mogu dati temeljno razumevanje fenomena koje tradicionalne analitičke metode (poput manipulacije jednačinama putem algebre i infinitezimalnog računa) nude.

U novoj studiji istraživači su precizno matematički opisali formiranje prostor-vremenskih kristala, golih singulariteta i mikroskopskih crnih rupa.

Uradili su to koristeći samo olovku, papir i matematičku veštinu. Kad fizičari pronađu mali parametar, srećni su jer prvo mogu rešiti jednačine kad je taj parametar nula, a zatim dodati male korekcije putem standardne teorije perturbacija, kažu koautori studije iz Instituta za teorijsku fiziku Univerziteta za tehnologiju u Beču.

Kad se broj dimenzija uzme kao beskonačan, rešenje može da stane u samo nekoliko redova. Ovo rešenje nije realistično jer sasvim sigurno ne živimo u univerzumu sa beskonačno mnogo dimenzija. Međutim, dok je broj dimenzija smanjivan na realističnije brojeve, rešenje je zahtevalo dodatne elemente.

„Najniža dimenzija s kojom možemo ostvariti doslednu vezu zasad je 52, ali numerički podaci idu samo do dimenzije 14 — dakle, postoji jaz“, kažu autori, misleći na činjenicu da ni olovka i papirom ni numeričke tehnike još nisu dovoljno precizne da bi se sastale. Naučnici planiraju da prošire numerički metod na više dimenzije, da bi zaista mogli da prevaziđu jaz.

To bi predstavljalo ubedljiv argument da su prostor-vremenski kristali, goli singulariteti i mikroskopske crne rupe matematički mogući u univerzumu poput našeg — međutim, to ne bi dokazalo da zaista postoje u stvarnosti. Možda je Hoking prebrzo podelio majice.

(Telegraf Nauka/Live Science)