Ke Mana Lubang Hitam Mengarah?

Jika kita boleh berjalan melalui lubang hitam, ke mana ia akan membawa kita?

Ke manakah lubang hitam membawa?

Kredit: All About Space Magazine .

Bertentangan dengan ramalan sains, katakan kita boleh bertahan melalui lohong hitam , jadi apakah kisah menarik yang akan berlaku jika kita boleh keluar dari lohong hitam?

Profesor Richard Massey dari Institut Kosmologi Pengiraan di Universiti Durham memberikan jawapan mudah kepada soalan ini: "Siapa tahu?" Massey sedar sepenuhnya tentang misteri aneh yang menyelubungi raksasa angkasa lubang hitam itu. "Terjatuh melalui ufuk peristiwa lubang hitam secara literal bermakna melalui tudung dan tiada siapa yang boleh menghantar mesej apabila seseorang melaluinya. Mereka akan terkoyak oleh kekuatan graviti semata-mata, jadi saya ragu sesiapa yang menyeberang akan bertahan." . .

Jawapan Massey mungkin kelihatan mengecewakan, tetapi ia betul secara saintifik. Memandangkan teori daya hidup umum Albert Einstein sepatutnya meramalkan kaitan lubang hitam dengan ruang dan masa, saintis tahu bahawa lubang hitam adalah hasil daripada kematian bintang besar, meninggalkan mereka hanya teras super padat kecil. Jika kita mengandaikan bahawa teras bintang mati mempunyai jisim kira-kira tiga kali ganda daripada Matahari, maka tarikan gravitinya adalah sangat kuat sehingga ia dimampatkan ke dalam isipadu yang agak kecil, menghasilkan singulariti, yang difahami sebagai ketumpatan tak terhingga. teras hitam. lubang.

Cahaya pun tidak dapat lari daripada tarikan graviti lohong hitam. Jadi jika kita melepasi ufuk peristiwa, atau titik di mana cahaya dan jirim tidak dapat kembali, seperti yang dimulakan oleh ahli astronomi Jerman Karl Schwarzschild, tidak ada yang dapat melepaskannya. Menurut Massey, daya pasang surut graviti akan membakar badan kita menjadi rantaian atom dan hancur menjadi singulariti, atau mungkin "spaghetti", yang akan meregangkan dan meleper menjadi helai nipis panjang menyerupai beberapa spageti.

Walau bagaimanapun, jawapan Massey nampaknya tidak menghalang idea lain yang lebih menarik, yang pada umumnya sangat baik.

lubang cacing

Selama bertahun-tahun, saintis telah memikirkan kemungkinan bahawa lubang hitam boleh menjadi lubang cacing di galaksi lain, atau bahkan laluan ke alam semesta lain.

Idea bernas ini dilahirkan pada tahun 1935 bersama Einstein dan Nathan Rosen. Mereka berpendapat bahawa lubang hitam adalah jambatan antara dua titik yang berbeza dalam ruang dan masa. Kemudian, pada tahun 1980-an, Kip Thorne, salah seorang ahli fizik terkemuka dunia mengenai implikasi astrofizik teori relativiti am Einstein, meletakkan asas baharu untuk jambatan Einstein-Thorne selepas mencetuskan perdebatan tentang sama ada sesuatu boleh melaluinya secara fizikal.

"Membaca buku terkenal Kip Thorne, Wormhole, mencetuskan minat saya untuk fizik sebagai seorang kanak-kanak," tambah Massey. Tetapi lubang cacing itu nampaknya tidak wujud.

Begitu juga, Thorne sendiri, seorang perunding kepada pasukan produksi Hollywood Interstellar, menulis dalam bukunya The Science of the Interstellar : "Kami tidak menemui apa-apa di alam semesta yang mungkin menjadi cacing." Memetik Space.com, Thorne berkata terowong teori itu berkemungkinan kekal sebagai fiksyen sains dan tiada bukti konklusif bahawa lubang hitam boleh menjadi terowong sedemikian.

Tetapi masalahnya ialah kita tidak dapat melihat lubang hitam dari dekat. Kami tidak boleh mengambil gambar apa-apa yang berlaku dalam lubang hitam. Memandangkan cahaya tidak dapat melepaskan diri daripada tarikan graviti besar lohong hitam, kamera tidak akan menangkap apa-apa. Menurut sains, apa sahaja yang melintasi ufuk peristiwa akan dikaitkan dengan lubang hitam. Selain itu, ufuk peristiwa memesongkan masa, jadi proses melalui ufuk peristiwa akan menjadi sangat perlahan dan anda perlu bersabar sementara menunggu respons.

"Secara hipotesis, saya fikir mereka menandakan akhir zaman," kata Douglas Finkbeiner, profesor astronomi dan astrofizik di Universiti Harvard. Dari jauh, pemerhati tidak dapat melihat angkasawan lain jatuh ke dalam lubang hitam. Mereka menjadi lebih merah dan samar apabila mereka menghampiri ufuk peristiwa (disebabkan oleh anjakan merah graviti). "Tidak, saya tahu maksudnya."

Ilustrasi lubang cacing. Jika ia wujud, lubang cacing boleh membawa kepada alam semesta lain. Tetapi tiada bukti konklusif tentang kewujudan lubang cacing atau lubang hitam yang menjadi lubang cacing.

Kredit: Shutterstock

Lubang hitam boleh menyebabkan lubang putih

Jika lubang hitam itu benar-benar menunjuk ke kawasan lain di galaksi atau ke alam semesta lain, maka sudah tentu ada sesuatu yang bertentangan. Diperkenalkan oleh ahli kosmologi Rusia Igor Novikov pada tahun 1964, lubang hitam mungkin telah dikaitkan denganlubang putih pada masa lalu. Tidak seperti lubang hitam, lubang putih sebenarnya mengeluarkan jirim dan cahaya. Jirim dan cahaya tidak boleh menembusi lubang putih.

Para saintis terus meneroka kemungkinan hubungan antara lubang hitam dan putih. Dalam kajian 2014 yang diterbitkan dalam jurnal Physical Review D , ahli fizik Carlo Rovelli dan Hal M. Saya melangkah keluar dari perigi masa. Dalam erti kata lain, semua bahan yang ditelan lubang hitam boleh dimuntahkan. Selepas kematiannya, lubang hitam boleh menjadi lubang putih.

Daripada memusnahkan maklumat yang diserap, keruntuhan lubang hitam akan berhenti. Lubang hitam sebenarnya mengalami lompatan kuantum , membenarkan maklumat bocor daripadanya. Ini akan menjelaskan cadangan yang ditulis oleh ahli fizik teori Stephen Hawking pada tahun 1970-an yang meneroka kemungkinan lubang hitam mengeluarkan zarah dan haba sinaran akibat turun naik kuantum.

"Hawking berkata lubang hitam tidak kekal selama-lamanya, " jelas Finkbeiner. Hawking mengira bahawa sinaran akan menyebabkan lubang hitam kehilangan tenaga, mengecut, dan hilang, seperti yang dijelaskan dalam kertas saintifik yang diterbitkan dalam Kajian Fizikal D pada tahun 1976. Hawking berhujah bahawa pelepasan radiasi akan berlaku secara rawak dan tidak akan mengandungi maklumat tentang apa yang masuk ke dalam lubang-lubang. . hitam . Selepas letupan, lohong hitam akan memadamkan banyak maklumat.

Idea Hawking bercanggah dengan teori kuantum, yang menyatakan bahawa maklumat tidak boleh dimusnahkan. Fizik hanya menyatakan bahawa maklumat sukar dicari kerana jika ia hilang adalah mustahil untuk mengetahui masa lalu atau masa depan. Idea Hawking mencetuskan " paradoks maklumat lubang hitam," yang telah lama membingungkan saintis. Seorang saintis menyangka Hawking salah, tetapi hanya mendakwa dia telah membuat kesilapan itu sendiri pada persidangan sains di Dublin pada tahun 2004.

Patutkah kita kembali kepada konsep lubang hitam yang menghantar maklumat bunyi dan memancarkannya melalui lubang putih? Dalam kajian 2013 yang diterbitkan dalam Physical Review Letters , Jorge Bolin dari Louisiana State University dan Rodolfo Gambini dari Universidad de la República di Montevideo, Uruguay menggunakan cincin graviti kuantum pada lubang hitam dan mendapati bahawa graviti meningkat ke arah lubang hitam. Teras mengecut apabila ia memasuki kawasan lain di alam semesta. Hasil kajian membawa kepada idea bahawa lubang hitam bertindak sebagai portal. Tidak ada singulariti, yang bermaksud tidak ada halangan yang memusnahkan segala yang masuk ke dalam lubang hitam, yang pada masa yang sama bermakna maklumat itu tidak hilang.

Lubang hitam tidak boleh membawa ke mana-mana.

Kuartet ahli fizik Ahmed Al Muhairi, Donald Marolph, Joseph Polchinski dan James Sully mengerjakan teori yang kemudiannya dikenali sebagai tembok api AMPS atau hipotesis tembok api lubang hitam. Mengikut pengiraan beliau, mekanik kuantum boleh dengan mudah mengubah ufuk peristiwa lubang hitam menjadi dinding api gergasi, dan apa-apa yang bersentuhan dengannya akan terbakar serta-merta. Dalam kes ini, lubang hitam itu tidak menuju ke mana-mana kerana tiada siapa yang boleh memasukinya.

Walau bagaimanapun , tembok api AMPS dianggap sebagai pelanggaran teori umum relativiti Einstein. Seseorang yang melintasi ufuk peristiwa lubang hitam sepatutnya jatuh ke dalamnya dan tidak dihalang oleh sesuatu seperti dinding api. Walaupun mengikut prinsip kesetaraan , seseorang tidak akan merasakan tindakan graviti yang kuat. Tembok api AMPS mungkin serasi dengan undang-undang fizik di bahagian lain alam semesta. Walaupun ini tidak bercanggah dengan prinsip Einstein, tembok api AMPS sekurang-kurangnya bercanggah dengan teori medan kuantum.

Ilustrasi fenomena huru-hara pasang surut yang berlaku apabila bintang melintas sangat dekat dengan lubang hitam.

Kredit: All About Space Magazine .

Rahsia lubang hitam.

Kembali di Hawking, pada tahun 2014, ahli fizik terkenal ini menerbitkan hasil beberapa kajian yang memungkinkan untuk mengelakkan kewujudan ufuk peristiwa. Menurut Hawking, tiada apa yang boleh dibakar kerana keruntuhan graviti secara berkesan akan mewujudkan "ufuk palsu".

Horizon palsu akan membawa cahaya yang cuba melarikan diri dari teras lubang hitam dan akan wujud untuk "tempoh masa". Dalam ulasannya, Hawking membincangkan ufuk palsu, yang sementara menyimpan bahan dan tenaga sebelum jatuh dan dilepaskan semula. Penjelasan ini lebih serasi dengan teori kuantum, yang menyatakan bahawa maklumat tidak boleh dimusnahkan dan, jika benar, maka sesuatu boleh terlepas daripada cengkaman lubang hitam.

Hawking bahkan bertindak lebih jauh dengan mencadangkan bahawa lubang hitam mungkin tidak wujud. Hawking menulis: "Lubang hitam harus ditakrifkan semula sebagai ikatan di bawah keadaan stabil medan graviti." Tidak akan ada singulariti, dan walaupun ia akan bergerak ke dalam disebabkan oleh daya graviti, medan pseudo tidak akan sampai ke pusat dan bergabung menjadi jisim yang padat.

Tetapi tidak semua yang dipancarkan oleh lubang hitam adalah maklumat yang diserap, kerana mustahil untuk memberitahu apa yang berlaku dengan melihat apa yang keluar, yang sebenarnya menimbulkan masalah baru. Katakan sahaja bahawa jika seseorang mengalami ini, mereka tidak akan merasakan perkara yang sama lagi!

Satu perkara yang pasti, teka-teki sedemikian akan mengambil lebih banyak masa untuk diterokai. Para saintis Rovelli dan Francesca Vidoto baru-baru ini mencadangkan bahawa komponen jirim gelap boleh terbentuk daripada sisa lubang hitam yang tersejat, dan kertas saintifik mengenai lubang hitam dan " rambut halus " yang ditulis oleh Hawking dan diterbitkan pada 2018 menerangkan bagaimana tenaga zarah itu. adalah sifar . Ditinggalkan di sekitar titik ufuk peristiwa, menunjukkan pada masa yang sama bahawa maklumat tidak hilang, tetapi ditangkap.

Malangnya, dakwaan ini bercanggah dengan teori kebotakan , yang dibangunkan oleh ahli fizik John Archibald Wheeler. Teori tanpa rambut menyatakan bahawa pemerhati tidak dapat membezakan antara dua lubang hitam kerana fizik zarah pseudocas tidak boleh munasabah. Ini adalah sesuatu yang masih ingin diputuskan oleh saintis, walaupun mereka perlu melakukan beberapa eksperimen untuk mengetahui ke mana lubang hitam akan membawa kita. Sudah tentu, jika kita mencari jalan untuk melompat ke dalam lubang hitam!

Pengarang: David Crooks, All About Space www.space.com

Sumber: Ke Mana Lubang Hitam Membawa?

#terimakasihgoogle dan #terimakasihspace.com