Superlavirinti unutar crnih rupa: Mogu li kvantne strukture sačuvati informacije o materiji?

Crne rupe su među najvećim misterijama svemira, objekti čija je gravitacija toliko snažna da čak ni svetlost ne može da pobegne iz njih. Iako upijaju sve što se nađe u njihovoj blizini, naučnici se pitaju da li postoji neki trag ili informacija o materiji koja je nekada pala u njihovu gravitacionu zamku.

Nova studija, koja koristi teoriju struna, daje uzbudljiv odgovor na ovo pitanje. U ovoj studiji, naučnici postavljaju hipotezu da crne rupe sadrže strukture koje nazivaju superlavirintima, složene kvantne lavirinte koji bi mogli čuvati informacije o apsorbovanoj materiji, piše Universe magazine.

Preporučujemo

Prema M-teoriji, koja je proširenje teorije struna, naš univerzum ima 11 dimenzija umesto samo četiri, koliko obično zamišljamo. Ovaj model predlaže da je osnova stvarnosti vibrirajući višedimenzionalni objekti, poznati kao brane. U srcu crnih rupa, ove brane formiraju složene strukture koje nazivamo superlavirintima. Superlavirinti su složeni spletovi dvodimenzionalnih i petodimenzionalnih brana, koji čine kvantne lavirinte u koje je upala sva materija koja je postala deo crne rupe.

Ove strukture podsećaju na beskonačne kvantne slagalice. Svaki deo labirinta sadrži informacije o materiji koja je apsorbovana u crnu rupu, i kao takve, predstavljaju potencijalne „memorije“ crnih rupa. U suštini, superlavirinti su kao mesta gde svaka čestica koju crna rupa upije ostavlja trag u obliku kvantnih veza.

Kao što objašnjava Nikola Varner, koautor studije i profesor na Univerzitetu Južne Kalifornije, superlavirinti funkcionišu poput lavirinata sa stotinama soba, raskrsnica i zidova, gde svaki sloj brana interaguje sa drugim slojem.

U ovom kvantnom lavirintu, dvodimenzionalni objekti mogu se sresti sa petodimenzionalnim objektima. Kada se takvi objekti susretnu, oni se „povezuju“ i savijaju. Ove kvantne interakcije oblikuju prostor unutar crne rupe, stvarajući strukture koje su teško razumljive, ali koje čuvaju podatke o apsorbovanoj materiji.

Ovaj proces se može posmatrati kao forma kvantne memorije – svaki deo superlavirinta sadrži informacije o materiji koja je nekada bila u crnoj rupi. Superlavirinti, prema ovoj teoriji, mogu sadržati ogromnu količinu podataka, predstavljajući ključnu komponentu za razumevanje načina na koji crne rupe funkcionišu i kako upijaju informacije.

U tradicionalnom modelu crnih rupa, postoji paradoks koji izaziva ozbiljan problem u teoriji - paradoks informacije. Stiven Hoking je predložio da crne rupe isparavaju kroz proces poznat kao Hokingovo zračenje, ali ovo isparavanje uništava informacije o sadržaju crne rupe, što je u suprotnosti sa zakonima kvantne mehanike. Prema kvantnoj mehanici, informacije ne mogu biti uništene, pa je ovo postavilo ozbiljan izazov za naučnu zajednicu.

Fuzzballs, koji su takođe deo teorije o crnim rupama, rešavaju ovaj problem. Fuzzballs su posebne vrste crnih rupa koje nemaju singularnost (koja je prisutna u tradicionalnim modelima crnih rupa), čime omogućavaju da njihova unutrašnja struktura bude transparentna za kvantne informacije.

Ove strukture ne uništavaju podatke o materiji koja je upala u crnu rupu. Umesto toga, one „snimaju“ informacije o apsorbovanoj materiji i mogu ih preneti kroz čestice koje crna rupa emituje. Dakle, fuzzballs omogućavaju da se podaci o materiji očuvaju, bez kršenja zakona kvantne mehanike.

Superlavirinti predstavljaju sledeći korak u razumevanju ovih kvantnih struktura. Kako naglašava Varner, superlavirinti imaju izuzetnu kapacitetu za skladištenje informacija, što znači da mogu rešiti problem paradoksa informacije. Po njegovim rečima, superlavirinti su mehanizam pomoću kojeg se informacije ne uništavaju, već se čuvaju u kvantnim lavirintima unutar crnih rupa.

Ovaj model može pružiti ključnu vezu između teorije struna i kvantne mehanike. Superlavirinti nisu samo pokušaj da se reše problemi crnih rupa, već i da se ponudi potencijalno rešenje za ujedinjenu teoriju svega – teoriju koja bi mogla objasniti sve fundamentalne sile u prirodi. Ovo je jedan od najuzbudljivijih aspekata ove teorije jer istraživanje superlavirinata može otvoriti vrata za razumevanje univerzalnih zakonitosti koje vladaju na svim nivoima stvarnosti.

Iako je studija o superlavirintima objavljena u časopisu Journal of High Energy Physics, naišla je na pomešane reakcije unutar naučne zajednice. Samir Mathur, koji je autor koncepta fuzzballa, opisuje superlavirinte kao „elegantan korak“ u stvaranju novih modela koji mogu da dovedu do boljeg razumevanja crnih rupa. Međutim, fizičar Don Marolf ističe da, iako ove strukture imaju masu i naboj kao obične crne rupe, još uvek nije dokazana njihova tačna korelacija sa osnovnim fizičkim svojstvima, kao što je entropija.

Superlavirinti i fuzzballs su koraci ka razumevanju dubokih i skrivenih zakonitosti kvantne gravitacije, ali još uvek postoji mnogo otvorenih pitanja koja zahtevaju dodatna istraživanja. Studije u ovoj oblasti mogu pomoći da se spajaju opšta teorija relativiteta i kvantna mehanika, dva stuba moderne fizike koji su se do sada činili nespojivima.

Ova teorija, uprkos svojim spekulativnim aspektima, može imati dalekosežne posledice u mnogim granama fizike. Na primer, istraživanje ovih kvantnih struktura može uticati na način na koji razumemo univerzum, od samih crnih rupa do šireg razumevanja kako funkcionišu sile prirode. Takođe, studija može pomoći u razjašnjenju misterija vezanih za tamnu materiju, tamnu energiju i drugih neobjašnjenih fenomena u kosmosu.

Jedan od najuzbudljivijih aspekata ovih istraživanja je mogućnost da će nam oni pružiti novi pogled na postojanje drugih dimenzija i mogućnost interakcije između njih. Ako se pokaže da superlavirinti zaista postoje, mogli bismo ući u eru u kojoj se teorija struna ne samo teorijski potvrđuje, već i praktično testira kroz eksperimente u laboratorijama ili teleskopima.

Iako su superlavirinti još uvek hipotetički model, oni otvaraju nove horizonte u fizici i daju nam dublji uvid u prirodu crnih rupa i kvantnih fenomena. Možda se upravo u ovim višedimenzionalnim strukturama krije ključ za razumevanje najvećih misterija svemira. Razumevanje ovih struktura može nas dovesti korak bliže jedinstvenoj teoriji svega, teoriji koja bi mogla objasniti sve fundamentalne sile i zakonitosti koje upravljaju univerzumom.

(Telegraf Nauka / Universe magazine)