Существуют ли белые дыры?

21 Октября 2014 в 12:00, Илья Хель 17 918 просмотров 7

Белая дыра

У моряков есть кракены и прочие морские чудища. У физиков есть белые дыры: космические творения, которые находятся где-то между былью и небылью. Их никто не наблюдал в реальном мире: они существуют только в виде математических монстров. Однако новые исследования показывают, что если теория под названием петлевая квантовая гравитация окажется верной, белые дыры могут стать реальностью — возможно, мы уже наблюдаем их.

Грубо говоря, белая дыра — это противоположность черной дыры. Черная дыра, в свою очередь, — это место, куда можно попасть, но откуда нельзя выйти; белая дыра, соответственно, — это место, из которого можно выйти, но никогда нельзя вернуться. Физик Калифорнийского технологического университета Шон Кэролл говорит: «Белая дыра как математически, так и геометрически является точно такой же, как и черная». В частности, это сводится к двум основным аспектам: сингулярности, в которой масса сдавливается в точку с бесконечной плотностью, и горизонту событий, невидимой точке невозврата, впервые описанной математически немецким физиком Карлом Шварцшильдом в 1916 году. Для черной дыры горизонт событий представляет собой точку одностороннего входа; для белой — только выхода.

Есть масса доказательств того, что черные дыры действительно существуют, и астрофизики примерно представляют, чем же они являются на самом деле. Чтобы представить, как могла образоваться белая дыра, нам нужно выйти из астрономической плоскости. Один из вариантов — вращающаяся черная дыра. Согласно общей теории относительности Эйнштейна, вращение сворачивает сингулярность в кольцо, что в теории позволяет путешествовать через вращающуюся черную дыру и не быть уничтоженным. Уравнения общей теории относительности предполагают, что попавший в такую черную дыру может пройти через туннель пространства-времени (червоточину) и выйти из белой дыры, попав в совершенно другой регион пространства-времени.

Хотя математические решения для таких дыр существуют, «они не реалистичны», говорит Эндрю Гамильтон, астрофизик из Колорадского университета в Боулдере. Дело в том, что они описывают вселенные, в которых содержатся только черные дыры, белые дыры и червоточины — без материи, радиации или энергии. Предыдущие исследования, включая Гамильтона, предполагают, что все, что попадает во вращающуюся черную дыру, грубо говоря, «затыкает» червоточину, тем самым перекрывая выход в белую дыру.

Но в конце червоточины есть свет. Общая теория относительности, на основе которой Гамильтон делает свои прогнозы, ломается в сингулярности черной дыры. «Плотность энергии и кривизна становятся настолько большими, что классическая гравитация едва ли может описать то, что там происходит», — говорит Стивен Хсу, физик Университета штата Мичиган в Ист-Лансинге. Возможно, более полная модель гравитации — которая хорошо работает в квантовых масштабах — смогла бы свести на нет нестабильность и дать ход белым дырам.

Единая теория, которая объединит гравитацию и квантовую механику, это святой Грааль современной физики. Применив одну из таких теорий, петлевую квантовую гравитацию, к черным дырам, теоретики Хэл Хаггард и Карло Ровелл из Экс-Марсельского университета во Франции показали, что черные дыры могли бы превращаться в белые при определенных квантовых процессах.

Петлевая квантовая гравитация предполагает, что пространство-время состоит из фундаментальных строительных блоков, сформированных как петли. По мнению Хаггарда и Ровелли, конечный размер петель препятствует коллапсу умирающей звезды в точку с бесконечной плотностью, а вместо того превращает сжимающийся объект в белую дыру. Этот процесс занимает несколько тысячных долей секунды, но благодаря мощности участвующей в нем гравитации релятивистские эффекты позволяют наблюдать за трансформацией долгое время, если смотреть издалека. Таким образом, крошечные черные дыры, рожденные в юной вселенной, сейчас могли бы «вспыхивать как петарды», образуя белые дыры. Некоторые из таких взрывов, как полагают астрономы, привели к появлению не сверхновых, а белых дыр.

Превращение черной дыры в белую могло бы разрешить старую головоломку, известную как информационный парадокс черной дыры. Физики предают анафеме любого, кто считает, что информация может быть уничтожена, но общая теория относительности гласит, что все, включая информацию, падая в черную дыру, не может вернуться. Эти два заявления долгое время конфликтовали, пока Стивен Хокинг 40 лет назад не показал, что черные дыры испаряются со временем. Идея того, что информация в черной дыре может пропадать навсегда, вызвала дискуссию, которая продолжается по сей день.

Но что, если черная дыра превращается в белую, а «вся информация восстанавливается», спрашивает Хаггард? «Нас очень волнует этот механизм, поскольку он позволяет решить слишком много острых вопросов».

Новая работа пока остается сырой и уж точно не дает стопроцентных гарантий на то, что петлевая квантовая гравитация точно опишет реальность. Единственное доказательство существования белых дыр мы можем получить только в лаборатории, а это практически невозможно. Но Кэролл говорит, что все в порядке. Если эти мифические космические существа смогут улучшить интуицию физиков, это может быть крайне полезным для развития науки.

Существуют ли белые дыры?

Приложение
Hi-News.ru

Новости высоких технологий в приложении для iOS и Android.

7 комментариев

  1. Erfinder

    Насколько я помню, в ядерке есть СРТ - теорема, один из принципов которой гласит о симметрии времени. Что если, описывая черную дыру, так же поменять знак у времени. Возможно ли описать таким образом белую дыру? Хотя наверняка физики уже так пробовали...

  2. storm X

    Ну, раз уж есть черные, то и белым в этой вселенной тоже разрешено быть...
    P.S: не, я не расист) (отправлено из iOS приложения Hi-News.ru)

  3. psyonyx

    Да они там с ума посходили! SETI, белые дыры, что ещё? Они не знают как выглядит пространство и вселенная, а говорят про червоточины... На сколько я понимаю чёрная дыра это маленький объект с очень большой гравитацией и тело попавшее в поле этой гравитации притягивается объектом и никуда от него не может деться. Так о каких червоточинах и белых дырах идёт речь? (отправлено из Android приложения Hi-News.ru)

  4. soso

    Дырки бывают разные -
    Черные, Белые, Красные.
    Большой Взрыв это последствие пинка Создателя по ЧД, которая ПОБЕЛЕЛА и лопнула от злости.

  5. online

    Рано или поздно человечество познает черно-белые дыры. Если не сгинет в катаклизмах...

  6. w9jfo

    Я думаю, что белые дыры есть, точнее есть только одна белая дыра и она называется большой взрыв. Все просто, черные дыры забирают материю и информацию из вселенной, но не уничтожают, а переносят через сингулярность в начало, теория ведь гласит об искажении пространства-времени, а значит может вернуть все к началу. Можно еще предположить что условия внутри черных дыр одинаковы и следовательно ведут к одной точке пространства-времени, к началу. (отправлено из приложения Hi-News.ru)

  7. krutgot

    Я конечно в дырах не разбераюсь но в дырках знаю толк хотя белые это уже не мой профиль. (отправлено из iOS приложения Hi-News.ru)

Новый комментарий

Для отправки комментария вы должны авторизоваться или зарегистрироваться.