Fizycy teoretyczni z Uniwersytetu w Sheffield przedstawili nowy pomysł na zdefiniowanie natury fascynujących obiektów kosmicznych, jakimi są czarne dziury. Zespół badaczy zaproponował koncepcję, zgodnie z którą to, co do tej pory uznawano za ostateczny kres materii i czasu, może być jedynie przejściem do nowej rzeczywistości. Kluczowym elementem tych badań jest połączenie ogólnej teorii względności Einsteina z zasadami mechaniki kwantowej, co może doprowadzić do fundamentalnej zmiany w naszym pojmowaniu Wszechświata.
Czarne dziury: czym są i dlaczego fascynują naukowców?
Czarne dziury to obszary przestrzeni, w których siła grawitacji jest tak ogromna, że nawet światło nie jest w stanie z nich uciec. Powstają w wyniku zapadania się gwiazd znacznie większych od naszego Słońca pod wpływem ich własnej grawitacji. To właśnie w tych ekstremalnych warunkach, gdy cała pozostała materia umierającej gwiazdy zostaje ściśnięta do niewyobrażalnie małego punktu, dochodzi do powstania osobliwości. Osobliwość to miejsce, w którym znane prawa fizyki przestają obowiązywać, a pojęcia takie jak przestrzeń i czas tracą swoje klasyczne znaczenie.
Czarne dziury od dekad fascynują zarówno naukowców, jak i twórców popkultury. Ich tajemniczość i teoretyczna możliwość podróży przez czas i przestrzeń stały się inspiracją dla wielu filmów science-fiction, takich jak Interstellar (2014) czy 2010: Odyseja kosmiczna (1984). Mimo licznych badań, wiele aspektów czarnych dziur pozostaje nieznanych – zwłaszcza kwestia tego, co dzieje się w ich wnętrzu.
Nowa teoria: czarna dziura jako przejście do białej dziury
Zespół badawczy z Uniwersytetu w Sheffield przedstawił teorię, według której czarne dziury nie są ostatecznym punktem egzystencji materii. Zamiast tego, zgodnie z prawami mechaniki kwantowej, czas i przestrzeń mogą kontynuować swoje istnienie w nowej formie.
Kluczowym elementem tych badań jest koncepcja tzw. białych dziur. To hipotetyczne obiekty kosmiczne, które działają odwrotnie niż czarne dziury – zamiast pochłaniać materię i energię, emitują je z powrotem do Wszechświata. Według modelu zaproponowanego przez badaczy, osobliwość wewnątrz czarnej dziury może w rzeczywistości być bramą prowadzącą do białej dziury, gdzie czas zaczyna płynąć w nowym kierunku. Oznaczałoby to, że czarna dziura nie kończy istnienia materii, lecz przekształca ją w coś nowego.
Osobliwość to punkt w przestrzeni, w którym znane prawa fizyki przestają działać. Oznacza to, że nasze obecne modele matematyczne nie są w stanie opisać, co dzieje się w tym miejscu. W przypadku czarnych dziur, osobliwość to centralny punkt, do którego zmierza cała pochłonięta materia i energia. Ponieważ w tym miejscu gęstość i zakrzywienie czasoprzestrzeni są nieskończone, naukowcy do tej pory uznawali, że jest to miejsce, w którym fizyka, jaką znamy, przestaje mieć sens.
Nowa teoria sugeruje jednak, że osobliwość nie jest końcem, lecz przejściem do innej formy istnienia materii i energii. W tym kontekście biała dziura mogłaby być naturalnym następstwem czarnej dziury – czymś w rodzaju „drugiej strony” osobliwości, gdzie wszystkie pochłonięte cząstki zostają ponownie uwolnione.
Rola ciemnej energii w koncepcji nowego czasu
Jednym z najbardziej intrygujących aspektów tej teorii jest propozycja, że czas może być mierzony względem ciemnej energii – tajemniczej siły odpowiedzialnej za przyspieszoną ekspansję Wszechświata. Badacze sugerują, że to właśnie ciemna energia może być fundamentalnym odniesieniem dla określania czasu, co oznacza, że upływ czasu w obrębie czarnej dziury może wyglądać zupełnie inaczej niż dotąd zakładano.
Aby przetestować swoje hipotezy, naukowcy zastosowali model teoretyczny zwany planarą czarną dziurą. W odróżnieniu od standardowych czarnych dziur o kształcie kulistym, planarna czarna dziura posiada płaską, dwuwymiarową granicę. Badania wykazały, że osobliwość w takim modelu nie jest ostatecznym punktem, lecz obszarem intensywnych fluktuacji kwantowych, w którym czas i przestrzeń mogą przejść w nową fazę istnienia.
Fluktuacje kwantowe to chwilowe zmiany poziomu energii w przestrzeni, które wynikają z zasad mechaniki kwantowej. Nawet w próżni, gdzie teoretycznie nie powinno być żadnej materii, dochodzi do krótkotrwałych zmian energii, które mogą prowadzić do pojawiania się i znikania cząstek w niezwykle krótkim czasie. W kontekście czarnych dziur oznacza to, że wewnątrz osobliwości mogą występować intensywne fluktuacje, które wpływają na sposób, w jaki czas i przestrzeń ewoluują.
Implikacje dla fizyki i przyszłych badań
Jeśli teoria ta okaże się poprawna, może mieć ogromne konsekwencje dla fizyki teoretycznej. Przede wszystkim może pomóc połączyć teorię względności z mechaniką kwantową, co od dawna stanowi jeden z największych problemów współczesnej nauki. Może także sugerować, że nasz Wszechświat sam w sobie może być wynikiem przejścia z czarnej dziury do białej dziury w jakiejś innej rzeczywistości.
Nowe badania nad czarnymi dziurami pokazują, że mogą one być czymś więcej niż tylko miejscem, w którym czas i materia ulegają anihilacji. Zamiast tego, mogą stanowić ogniwo w procesie transformacji Wszechświata, otwierając drogę do zupełnie nowego spojrzenia na fundamentalne prawa fizyki. Naukowcy planują kontynuować swoje badania, by potwierdzić te hipotezy i jeszcze lepiej zrozumieć naturę czarnych dziur oraz ich rolę w kosmicznej układance.
źródła: sciencedaily.com, sheffield.ac.uk
Dodaj komentarz