Решение давней проблемы в физике: туннели-гусеницы Эйнштейна могут соединять черные дыры

Что происходит, когда две черные дыры соединяются неразрывной квантовой связью? Расчеты показывают, что это может привести к образованию длинного и неровного пространственно-временного туннеля, который физики назвали "гусеницей Эйнштейна-Розена". Исследование опубликовано в журнале Physical Review Letters, пишет Phys.

У Фокус. Технологии появился свой Telegram-канал. Подписывайтесь, чтобы не пропускать самые свежие и захватывающие новости из мира науки!

Два самых странных явления в физике

Имя Альберта Эйнштейна связывает два совершенно разных странных явления в физике. Первое называется мостом Эйнштейна-Розена. Это червоточина или туннель, который соединяет две удаленные точки пространства-времени. Второе называется пара Эйнштейна-Подольского-Розена. Это квантовая запутанность, в которой две частицы неразрывно связаны между собой даже, если они находятся на огромном расстоянии друг от друга. Изменение свойств одной частицы приводит к изменению свойств другой частицы. Более 10 лет назад физики предположили, что, когда речь идет о черных дырах, эти два явления могут быть эквивалентны. Новое исследование подтверждает эту идею.

Никто не знает, как выглядит внутренняя часть черной дыры. Но можно предположить, как она выглядит, если общая теория относительности Эйнштейна (главная теория гравитации) и законы квантовой механики верны. Авторы исследования сделали именно это, смоделировав пару квантово запутанных черные дыр, то есть связанных неразрывной квантовой связью.

Физики создали теоретическую модель общего внутреннего пространства между двумя черными дырами, то есть червоточины, или туннеля, который их соединяет. Физики выяснили, что для типичной пары черных дыр, которые находятся в состоянии квантовой запутанности, внутреннее пространство между ними не похоже на гладкий туннель, как показывают червоточины в научно-фантастических произведениях.

Моделирование показало, эта червоточина представляет собой длинную и неровную структуру, которую ученые назвали "гусеница Эйнштейна-Розена". Туннель сравнили с гусеницей из-за того, что он имеет неровную и сцементированную форму.

Парадокс файрвола черной дыры

Это открытие является важным шагом на пути к доказательству того, что законы квантовой механики могут управлять формой пространства-времени внутри черной дыры.

Чтобы составить модель сложного внутреннего устройства черной дыры, физики начали с простой гладкой червоточины с упорядоченным квантовым состоянием. Затем, чтобы имитировать хаотическую пару черных дыр физики использовали квантовую запутанность. Затем они рассчитали геометрию червоточины, которая возникает в итоге. Чтобы поддерживать стабильность системы в этом хаосе, червоточина должна была быть длинной и неровной, как показало исследование.

Физики выяснили, что чем более случайным и хаотичным является квантовое состояние черных дыр, тем сложнее становится червоточина, которая их соединяет.

Обнаружение этой длинной и устойчивой червоточины может иметь огромное значение для решения серьезной проблемы в физике, известной как парадокс файрвола черной дыры. Некоторые ученые считают, что внутренняя часть типичной черной дыры не должна быть гладкой или стабильной. Вместо этого пространство-время может быть резко разорвано на краю черной дыры энергетическим занавесом, называемым файрволом.

Авторы исследования выяснили, что даже когда квантовое состояние черных дыр является хаотичным и случайным, червоточина остается предсказуемым и стабильным туннелем, где по-прежнему действуют законы гравитации.

Основа для теории всего

Исследование подтверждает идею о том, что два самых странных явления в физике, квантовая запутанность и червоточины, эквивалентны. То есть они являются двумя сторонами одной медали: гипотезы ЭР=ЭПР. Это гипотеза в физике, утверждает, что две квантово запутанные частицы, пара Эйнштейна–Подольского–Розена (ЭПР), соединены червоточиной, мостом Эйнштейна–Розена (ЭР). Некоторые физики считают, что эта гипотеза является основой для объединения общей теории относительности Эйнштейна и квантовой механики в теорию всего.

Как уже писал Фокус, физики пришли к выводу, что наша Вселенная не может быть компьютерной симуляцией.

Также Фокус писал о том, что лавовые планеты на самом деле похожи на Землю. Ученые считают, что многие планеты типа мини-Нептун, которые, как считалось, покрыты океанами из горячей расплавленной магмы, на самом деле могут иметь твердую поверхность.