Fizikas: jei mus įsiurbtų juodoji bedugnė – net nepajustume

Moksliniame darbe, kurį kol kas galima rasti publikavimui parengtų tekstų saugykloje „arXiv“, prof. Samiras Mathuras teigia, kad „ugniasienės“ teorija yra nebūtinai teisinga ir matematiškai įrodė, kad juodosios bedugnės nebūtinai reikštų pražūtį viskam, kas į ją patenka. Jo teigimu, juodoji bedugnė galėtų įsiurbti visą pasaulį, o mes to net nepastebėtume, rašo phys.org.

Daugiau nei prieš dešimtmetį S. Mathuras, pritaikęs stygų teorijos principus, parodė, kad juodosios bedugnės iš tikrųjų yra susiraizgę kosminių stygų kamuoliai. Tokia „susiraizgiusio kamuolio“ teorija padėjo išspręsti tam tikrus prieštaravimus, atsiradusius taikant „senamadišką“ požiūrį į juodąsias bedugnes.

Bet grupė mokslininkų, besiremdama šia S. Mathuro teorija, neseniai padarė išvadą, kad šio rezginio paviršius iš tikrųjų yra viską naikinanti ugniasienė. Pagal ugniasienės teoriją, stygų kamuolio paviršius yra mirtinas. Ir ugniasiene jis pavadintas ne atsitiktinai – teorija byloja, kad viskas, kas paviršių priliestų, žūtų liepsnose.

S. Mathuras su kolegomis taip pat neapleido savo susiraizgiusio kamuolio teorijos ir ją bevystydami priėjo visai kitokios išvados. Jie juodąsias bedugnes vertina ne kaip viską naikinančią jėgą, o kaip savotišką „gerybinę“ mašinų versiją.

Profesoriaus vadovaujami mokslininkai įsitikinę, kad medžiagai palietus juodosios bedugnės paviršių, ji tampa holograma – beveik idealia savo kopija, kuri tęsia savo egzistenciją, tarsi nieko nebūtų nutikę. Tiesa „beveik ideali“ kopija yra labai ginčytinas terminas.

Fizikoje egzistuoja komplementarumo teorija, pirmą kartą 1993 metais pasiūlyta Stenfordo universiteto (JAV) fiziko Leonardo Susskindo. Ši teorija numato, jog komplementarumas reikalauja, kad bet kokia holograma, sukurta juodosios bedugnės, būtų ideali originalo kopija.

Matematiniu požiūriu abiejose susiraizgiusio kamuolio ir ugniasienės diskusijos pusėse esantys fizikai daro išvadas, kad griežtas komplementarumas yra neįmanomas. Kitaip tariant, juodosios bedugnės paviršiuje negali susiformuoti ideali holograma.

S. Mathurui ir kolegoms toks neidealus komplementarumas visai tinka – jie netgi sukūrė modifikuotą komplementarumo modelį, pagal kurį numatoma, kad susidaro neideali holograma. Šis modelis buvo kuriamas kartu su Ohajo valstijos podoktorantūrinių studijų mokslininku Davidu Turtonu, dabar dirbančiu Prancūzijos Teorinės fizikos institute, CEA-Saclay mokslinių tyrimų centre.

Ugniasienės idėjos šalininkai komplementarumą vertina griežtai: galima viskas arba nieko. Anot jų, jeigu ideali holograma nesusiformuos, laukia ugninga mirtis. Bet savo naujausiu moksliniu darbu S. Mathuras atremia tokius teiginius matematiškai įrodydami, kad įmanomas ir modifikuotas komplementarumas. Tiesa, tai jokiu būdu nereiškia, kad jo oponentai neišmano matematikos.

Abiejų grupių skaičiavimai yra pagrįsti skirtingomis prielaidomis, todėl ir rezultatai skirtingi. Konkrečiai šiuo atveju viena grupė pripažįsta, kad komplementarumas gali būti ir neidealus, kita tam priešinasi. Neidealumo sąvoka kosmologijoje yra dažnai sutinkama tema.

Štai fizikas Stephenas Hawkingas kadaise pasakė, kad Visata yra neideali nuo pat pirmųjų savo egzistavimo akimirkų. Jeigu ne neidealus medžiagos, susidariusios Didžiojo sprogimo metu, išsibarstymas, gravitacija nesugebėtų atomų ir molekulių sutraukti taip, kad susidarytų galaktikos, žvaigždės, planetos ir mes patys.

Naujosios diskusijos tarp suraizgyto kamuolio ir ugniasienės idėjų baigtis priklauso nuo to, ar fizikai sugebės priimti teiginį, kad juodosios bedugnės, kaip ir likusi Visata, yra neidealios. „Nėra tokio dalyko, kaip ideali juodoji bedugnė, nes kiekviena juodoji bedugnė yra vis kitokia“, – į savo pusę lenkia S. Mathuras.

Savo komentaru mokslininkas užsimena ir apie „informacijos paradokso“ išsprendimą. „Informacijos paradoksas“ – ilgai trukęs ginčas tarp fizikų, pasibaigęs tuo, kad S. Hawkingas galų gale pripažino, kad į juodąją bedugnę įkritusi medžiaga yra ne sunaikinama, o tampa juodosios bedugnės dalimi.

„Naujai atvykusi“ medžiaga negrįžtamai pakeičia juodąją bedugnę. Tai galima būtų palyginti su naujo geno įtraukimu į visą DNR rinkinį. Tai reikštų, kad kiekviena juodoji bedugnė yra unikalus produktas, sudarytas iš medžiagos, kuri į ją pateko.

Informacijos paradokso ginčas iš dalies buvo išspręstas ir dėl S. Mathuro 2003 metais išvystytos susiraizgiusio kamuolio teorijos. Idėja, kurią 2004 metais publikavo recenzuojamas leidinys „Nuclear Physics B“, buvo sustiprinta kitų fizikų darbais: prie jos vystymo prisidėjo ir Olegas Luninas iš Olbanio universiteto (JAV), ir Stefano Giusto iš Padujos universiteto (Italija), ir Nickas Warneris iš Pietų Kalifornijos universiteto (JAV).

Prieš daugiau nei dešimtmetį S. Mathuro pasiūlytas modelis buvo labai jau radikalus, nes jis teigė, kad juodųjų bedugnių paviršius yra apibrėžtas, bet „suraizgytas“. Tai reikštų, kad medžiaga iš tikrųjų krenta ne į juodąsias bedugnes, bet nukrenta ant jų paviršiaus. O kiek svarbus suraizgyto kamuolio ir ugniasienės ginčo sprendimas? Mokslininkų teigimu, svarba yra milžiniška. Vienas iš stygų teorijos teiginių yra kad mūsų trimatė egzistencija (keturmatė, jei skaičiuotume ir laiką) iš tikrųjų gali būti tik holograma ant paviršiaus, kuris egzistuoja didesnio matmenų kiekio erdvėje.

„Jeigu juodosios bedugnės paviršius yra ugniasienė, tuomet idėja apie Visatą kaip hologramą turi būti neteisinga“, – tvirtina S. Mathuras. Kitaip tariant, šiame ginče ant kortos pastatytas visos Visatos likimas. Nors nereikėtų tikėtis, kad fizikai dėl to nusimes pirštines ir puls vienas kitą kumščiais. „Čia ne tokio lygio nesutarimas. Iš tikrųjų tai yra paprastas klausimas: ar neidealumo idėja jums priimtina, ar ne?“, – aiškino fizikas.