Σύμφωνα με νέα έρευνα οι μαύρες τρύπες θα μπορούσαν να μοιάζουν με ολόγραμμα, όπου όλες οι πληροφορίες για την παραγωγή τρισδιάστατης εικόνας κωδικοποιούνται σε μια δισδιάστατη επιφάνεια. Όπως επιβεβαιώνεται από τις κβαντικές θεωρίες, οι μαύρες τρύπες θα μπορούσαν να είναι απίστευτα περίπλοκες και να συγκεντρώνουν μια τεράστια ποσότητα πληροφοριών σε δύο διαστάσεις, όπως οι μεγαλύτεροι σκληροί δίσκοι που υπάρχουν στη φύση. Αυτή η ιδέα ευθυγραμμίζεται με τη θεωρία της σχετικότητας του Αϊνστάιν, η οποία περιγράφει τις μαύρες τρύπες ως τρισδιάστατες, απλές, σφαιρικές και λείες, όπως απεικονίζεται στην πρώτη εικόνα μιας μαύρης τρύπας που κυκλοφόρησε το 2019. Εν ολίγοις, οι μαύρες τρύπες φαίνεται να είναι τρισδιάστατες , όπως τα ολογράμματα. Η μελέτη, η οποία ενώνει δύο ασύμφωνες θεωρίες, δημοσιεύθηκε πρόσφατα στο Physical Review X.
Αυτό που έχουν κάνει οι ερευνητές είναι να εφαρμόσουν τη θεωρία της ολογραφικής αρχής στις μαύρες τρύπες.
Το μυστήριο των μαύρων οπών
Για τους επιστήμονες, οι μαύρες τρύπες αποτελούν τεράστιες θεωρητικές προκλήσεις για πολλούς λόγους. Είναι, για παράδειγμα, εξαιρετικοί εκπρόσωποι των μεγάλων δυσκολιών της θεωρητικής φυσικής στην ένωση των αρχών της γενικής θεωρίας της σχετικότητας του Αϊνστάιν με εκείνες της κβαντικής φυσικής της βαρύτητας . Σύμφωνα με τη σχετικότητα, οι μαύρες τρύπες είναι απλά σώματα χωρίς πληροφορίες. Σύμφωνα με την κβαντική φυσική , όπως ισχυρίζονται οι Jacob Bekenstein και Stephen Hawking, είναι τα πιο περίπλοκα υπάρχοντα συστήματα, επειδή χαρακτηρίζονται από τεράστια εντροπία, η οποία μετρά την πολυπλοκότητα ενός συστήματος, και συνεπώς περιέχει πολλές πληροφορίες.
Η ολογραφική αρχή εφαρμόζεται στις μαύρες τρύπες
Για να μελετήσουν τις μαύρες τρύπες, οι δύο συγγραφείς της νέας μελέτης, ο Francesco Benini (καθηγητής στην Ιταλία) και ο Paolo Milan (ερευνητής), χρησιμοποίησαν μια ιδέα 30 ετών που ονομάζεται ολογραφική αρχή . Οι ερευνητές γράφουν, “Αυτή η επαναστατική και κάπως αντιφατική αρχή προτείνει ότι η συμπεριφορά της βαρύτητας σε μια δεδομένη περιοχή του χώρου μπορεί εναλλακτικά να περιγραφεί με όρους διαφορετικού συστήματος, το οποίο ζει μόνο κατά μήκος της άκρης αυτής της περιοχής και επομένως σε μία λιγότερο διάσταση. Και, το πιο σημαντικό, σε αυτήν την εναλλακτική περιγραφή (που ονομάζεται ολογραφική), η βαρύτητα δεν εμφανίζεται ρητά. Με άλλα λόγια, η ολογραφική αρχή μας επιτρέπει να περιγράψουμε τη βαρύτητα χρησιμοποιώντας μια γλώσσα που δεν περιέχει βαρύτητα, αποφεύγοντας έτσι την τριβή με την κβαντική μηχανική . ”
Αυτό που έχουν κάνει οι Benini και Milan είναι να εφαρμόσουν τη θεωρία της ολογραφικής αρχής στις μαύρες τρύπες. Με αυτόν τον τρόπο, οι μυστηριώδεις θερμοδυναμικές ιδιότητές τους έχουν γίνει πιο κατανοητές: Εστιάζοντας στην πρόβλεψη ότι αυτά τα σώματα έχουν μια μεγάλη εντροπία και παρατηρώντας τις από την άποψη της κβαντικής μηχανικής, μπορείτε να τα περιγράψετε ακριβώς όπως ένα ολόγραμμα – έχουν δύο διαστάσεις, στις οποίες η βαρύτητα εξαφανίζεται , αλλά αναπαράγουν ένα αντικείμενο σε τρεις διαστάσεις.
Από τη θεωρία στην παρατήρηση
Αυτή η μελέτη είναι μόνο το πρώτο βήμα προς μια βαθύτερη κατανόηση αυτών των κοσμικών σωμάτων και των ιδιοτήτων που τα χαρακτηρίζουν όταν η κβαντική μηχανική διασταυρώνεται με τη γενική σχετικότητα. Όλα είναι πιο σημαντικά τώρα σε μια εποχή που οι παρατηρήσεις στην αστροφυσική βιώνουν μια απίστευτη εξέλιξη. Σκεφτείτε απλώς την παρατήρηση των βαρυτικών κυμάτων από τη σύντηξη των μαύρων οπών, το αποτέλεσμα της συνεργασίας μεταξύ LIGO και Virgo, ή μάλιστα, της μαύρης τρύπας που δημιουργήθηκε από το Event Horizon Telescope που παρήγαγε αυτήν την εξαιρετική εικόνα.
Στο εγγύς μέλλον, ενδέχεται να είμαστε σε θέση να δοκιμάσουμε τις θεωρητικές μας προβλέψεις σχετικά με την κβαντική βαρύτητα, όπως αυτές που έγιναν σε αυτήν τη μελέτη, με τη βοήθεια της παρατήρησης. Και αυτό, από επιστημονική άποψη, θα ήταν κάτι απολύτως εξαιρετικό.
