Η κβαντική βαρύτητα απαλείφει τις ιδιομορφίες μαύρων τρυπών

Posted on 05/06/2013

0


H πτώση μέσα σε μια μαύρη τρύπα ίσως και να μην είναι τόσο καταστροφική όσο νομίζουμε.
Εφαρμόστε μια κβαντική θεωρία βαρύτητας σ’ αυτά τα αλλόκοτα αντικείμενα και η ιδιομορφία στον πυρήνα της που εξαφανίζει τα πάντα, απαλείφεται.
Στη θέση της εμφανίζεται κάτι που μοιάζει πολύ με σημείο εισόδου σε ένα άλλο σύμπαν.
Αυτό θα μπορούσε να λύσει το παράδοξο της απώλειας των πληροφοριών που εμφανίζουν οι μαύρες τρύπες.

Εικόνα από την σειρά βίντεο "Ταξίδι σε μια μαύρη τρύπα Schwarzschild": http://jila.colorado.edu/~ajsh/insidebh/schw.html

Εικόνα από το βίντεο «Ταξίδι σε μια μαύρη τρύπα Schwarzschild»: jila.colorado.edu

Είναι γνωστό πως ότι πέφτει μέσα σε μια μαύρη τρύπα έχει μηδενικές πιθανότητες επιβίωσης.
Πρώτα διαλύεται από τις παλιρροιακές δυνάμεις του βαρυτικού της πεδίου και τελικά συνθλίβεται φθάνοντας στο σημείο της ιδιομορφίας της, εκεί όπου η πυκνότητα και το βαρυτικό πεδίο απειρίζονται. Οι εξισώσεις της γενικής θεωρία της σχετικότητας δεν μπορούν να περιγράψουν το τι θα συμβεί στη συνέχεια.
Πρόκειται για το ίδιο πρόβλημα που εμφανίζεται στη θεωρία της Μεγάλης Έκρηξης.
H χρονική στιγμή t=0 αντιστοιχεί σε ένα ιδιόμορφο σημείο που δεν μπορούμε να το χειριστούμε στο πλαίσιο της θεωρίας της γενικής σχετικότητας.

Υπάρχουν φυσικοί οι οποίοι εφαρμόζοντας νέες τεχνικές προσπαθούν να απαλείψουν αυτά τα ιδιόμορφα σημεία που εμφανίζονται στις μαύρες τρύπες και στη θεωρία της Μεγάλης Έκρηξης.

Για παράδειγμα, ο Nikodem Poplawski φυσικός στο Πανεπιστήμιο της Ιντιάνα, δημοσίευσε πριν από λίγα χρόνια μια εργασία με τίτλο «Cosmology with torsion: An alternative to cosmic inflation», όπου θεωρεί μεταξύ άλλων, πως κάθε μαύρη τρύπα κρύβει μέσα της ένα σύμπαν. Χρησιμοποίησε μια τροποποιημένη μορφή της γενικής θεωρίας της σχετικότητας του Einstein, την θεωρία βαρύτητας Einstein-Cartan-Kibble-Sciama (ECKS), παίρνοντας υπόψη μια ιδιότητα του χωροχρόνου που ονομάζεται στρέψη, μια ιδιότητα που πιστεύεται ότι «απωθεί» τη βαρύτητα. Ενώ η κλασική σχετικότητα δεν εξετάζει σωματίδια με ημι-ακέραιο σπιν, αυτή η θεωρία προβλέπει ότι αυτά τα σωματίδια αλληλεπιδρούν, δημιουργώντας μια πολύ μικρή απωστική δύναμη που ονομάζεται στρέψη.
Σε συνηθισμένες συνθήκες, η στρέψη είναι πολύ μικρή για να έχει κάποιο αποτέλεσμα. Αλλά όταν η πυκνότητα γίνει πολύ μεγαλύτερη από την πυρηνική, γίνεται σημαντική.  Σημειώνεται ότι η παραπάνω ανάλυση βασίζεται στην μέθοδο Παπαπέτρου , ενός από τους μεγαλύτερους έλληνες φυσικούς. Η στρέψη εμποδίζει το σχηματισμό των ιδιομορφιών μέσα σε μια μαύρη τρύπα.

Διαβάστε σχετικά:
1. «Κάθε Μαύρη Τρύπα κρύβει μέσα της ένα σύμπαν»
και
2. «Η μάζα ενός Σύμπαντος μέσα σε μια Μαύρη Τρύπα»

Πιο πριν από τον Poplawski, το 2006, ο Ashtekar και οι συνεργάτες του, δημοσίευσαν την έρευνά τους με τίτλο: «Quantum Nature of the Big Bang» , στην οποία εφαρμόζουν μια διαφορετική θεωρία, την κβαντική βαρύτητα βρόχων (LQG – Loop Quantum Gravity) , με σκοπό την εξαφάνιση της ιδιομορφίας που εμφανίζεται κατά την γέννηση του σύμπαντος.
Η LQG συνδυάζει την γενική σχετικότητα με την κβαντική φυσική και ορίζει τον χωροχρόνο ως πλέγμα αδιαίρετων τμημάτων μεγέθους 10-35 μέτρων.
Η ομάδα διαπίστωσε ότι, πηγαίνοντας πίσω τον χρόνο σε ένα σύμπαν που περιγράφεται βάσει της θεωρίας LQG, φτάνοντας στην στιγμή της Μεγάλης Έκρηξης δεν υπάρχει ιδιομορφία και αντί γι αυτήν προκύπτει μια «κβαντική γέφυρα» που οδηγεί σε ένα παλαιότερο σύμπαν. Αυτή είναι η βάση για την θεωρία της «μεγάλης αναπήδησης» της προέλευσης του σύμπαντος μας

Οι Jorge Pullin από το Πανεπιστήμιο της Louisiana και ο Rodolfo Gambini του Πανεπιστημίου της Δημοκρατίας στο Μοντεβιδέο της Ουρουγουάης, στην εργασία τους  «Loop quantization of the Schwarzschild black hole» , εφάρμοσαν την κβαντική βαρύτητα βόχων (LQG) σε πολύ μικρότερη κλίμακα – σε μια απομονωμένη μαύρη τρύπα – με την ελπίδα άρσης της ιδιομορφίας. Για να απλοποιήσουν τους υπολογισμούς, εφάρμοσαν τις εξισώσεις της θεωρίας LQG σε ένα μοντέλο μιας σφαιρικά συμμετρικής μη περιστρεφόμενης μαύρης τρύπας «Schwarzschild».

Σε αυτό το νέο μοντέλο, το βαρυτικό πεδίο εξακολουθεί να αυξάνεται, καθώς πλησιάζουμε στον πυρήνα της μαύρης τρύπας. Αλλά σε αντίθεση με τα προηγούμενα μοντέλα, αυτό δεν καταλήγει σε μια ιδιομορφία. Απεναντίας, η βαρύτητα μειώνεται τελικά, σαν να έχουμε βγει από το άλλο άκρο της μαύρης τρύπας, φθάνοντας είτε σε μια άλλη περιοχή του σύμπαντός μας είτε σε ένα άλλο σύμπαν. Παρά το γεγονός ότι αυτό ισχύει για το πιο απλό μοντέλο μιας μαύρης τρύπας, οι ερευνητές πιστεύουν πως η θεωρία μπορεί να εξαφανίσει τις ιδιομορφίες και από τις ρεαλιστικές περιπτώσεις μαύρων τρυπών.

Θα μπορούσε λοιπόν να πει κανείς, πως οι μαύρες τρύπες θα μπορούσαν να χρησιμεύσουν ως πύλες προς άλλα σύμπαντα. Η απομάκρυνση της ιδιομορφίας είναι απίθανο να έχει κάποια πρακτική χρήση (το μυαλό πηγαίνει σε ταινίες επιστημονικής φαντασίας όπου διαμέσου των μαύρων τρυπών γίνεται μεταφορά σε άλλα σημεία του σύμπαντος ή άλλα σύμπαντα), θα μπορούσε όμως να βοηθήσει τουλάχιστον σε ένα από τα παράδοξα που περιβάλλουν μαύρες τρύπες, το πρόβλημα απώλειας πληροφορίας.

Αν μια μαύρη τρύπα δεν έχει ιδιομορφία, τότε οι πληροφορίες δεν εξαφανίζονται απαραίτητα. Μπορούν απλά να διαφύγουν σε ένα άλλο σύμπαν…. 

newscientist.com – prl.aps.org