Torej, tam boste kmalu skočili v črno luknjo. Kaj bi lahko čakalo, če bi - kljub vsemu - nekako preživeli? Kje bi končali in kakšne mučne zgodbe bi se lahko poželi, če bi se vam uspelo ukrotiti?
Preprost odgovor na vsa ta vprašanja je, kot razlaga profesor Richard Massey, "Kdo ve?" Kot znanstveni sodelavec Royal Society z Inštituta za računalniško kozmologijo na univerzi Durham, se Massey popolnoma zaveda, da skrivnosti črnih lukenj tečejo globoko. "Padec skozi obzorje dogodkov dobesedno prehaja onstran tančice - ko nekdo pade mimo njega, nihče nikoli ne bi mogel poslati sporočila nazaj," je dejal. "Ogromna težnost bi jih raztrgala na koščke, zato dvomim, da bi kdo kam padel.
Če to zveni razočarajoč - in boleč - odgovor, potem je to pričakovati. Odkar velja, da je splošna teorija relativnosti Alberta Einsteina predvidevala črne luknje s povezavo prostora in časa z dejanjem gravitacije, je znano, da črne luknje izhajajo iz smrti masivne zvezde, ki za seboj pušča majhno, gosto ostanko jedra. Ob predpostavki, da ima to jedro več kot približno trikrat večjo maso sonca, bi gravitacija preplavila do te mere, da bi padla sama po sebi v eno samo točko ali singularnost, ki se razume kot neskončno gosto jedro črne luknje.
Nastala neprimerna črna luknja bi imela tako močan gravitacijski poteg, da se ji niti svetloba ne bi mogla izogniti. Torej, če se potem znajdete na obzorju dogodkov - točki, ko lahko svetloba in snov preideta samo navznoter, kot je predlagal nemški astronom Karl Schwarzschild - ni mogoče pobegniti. Po Masseyjevih besedah bi plimne sile vaše telo zmanjšale v strupe atomov (ali 'špagetizacijo', kot je tudi znano) in predmet bi na koncu zdrobil v singularnost. Zamisel, da bi lahko izstopili nekje - morda na drugi strani - se zdi popolnoma fantastična.
Kaj pa pelin?
Ali pač? Skozi leta so znanstveniki preučevali možnost, da bi lahko črne luknje bile črvičke v druge galaksije. Lahko so celo, kot so predlagali nekateri, pot v drugo vesolje.
Takšna ideja že nekaj časa lebdi okoli: Einstein se je z Nathanom Rosenom združil pri teoretičnih mostovih, ki povezujejo dve različni točki v vesolju in času leta 1935. Toda nekaj svežega tla je dobil v osemdesetih letih, ko je fizik Kip Thorne - eden izmed svetovnih vodilni strokovnjaki za astrofizične posledice Einsteinove splošne teorije relativnosti - sprožili razpravo o tem, ali lahko predmeti fizično potujejo skozi njih.
"Branje priljubljene knjige Kip Thorna o črvičah je tisto, kar me je že kot otrok najprej navdušilo nad fiziko," je dejala Massey. Ampak ne zdi se verjetno, da obstajajo črvnice.
Dejansko je Thorne, ki je svoj strokovni nasvet posodil produkcijski ekipi za hollywoodski film Interstellar, v svoji knjigi "The Science of Interstellar" (WW Norton) zapisal: "V našem vesolju ne najdemo predmetov, ki bi lahko postarali črvičke". in podjetje, 2014). Thorne je za Space.com povedal, da bodo potovanja po teh teoretičnih tunelih najverjetneje ostala znanstvena fantastika in zagotovo ni trdnih dokazov, da bi črna luknja lahko omogočila tak prehod.
Toda težava je v tem, da se ne moremo približati, da bi se prepričali sami. Zakaj sploh ne moremo fotografirati ničesar, kar se dogaja znotraj črne luknje - če svetloba ne more ubežati njihovi neizmerni gravitaciji, potem ničesar ne more zaskočiti kamera. Teorija kaže, da se vse, kar presega obzorje dogodkov, preprosto doda v črno luknjo in še več, ker čas izkrivlja blizu te meje, se bo to zdelo neverjetno počasi, zato odgovori ne bodo hitri prihajajoči
"Mislim, da je običajna zgodba ta, da vodijo do konca časa," je dejal Douglas Finkbeiner, profesor astronomije in fizike na univerzi Harvard. "Opazovalec daleč ne bo videl, da bo njihov prijatelj astronavt padel v črno luknjo. Ko se bodo približali dogodkovnemu horizontu, bodo postajali bolj rdeči in bledi. Toda prijatelj pade prav tam, v kraj, ki je on za vedno." Karkoli že to pomeni. "
Mogoče črna luknja vodi do bele luknje
Če bi črne luknje pripeljale do drugega dela galaksije ali drugega vesolja, bi moralo biti na drugi strani nekaj nasprotnega. Je to lahko bela luknja - teorija, ki jo je leta 1964 predstavil ruski kozmolog Igor Novikov? Novikov je predlagal, da se črna luknja poveže z belo luknjo, ki obstaja v preteklosti. Za razliko od črne luknje bela luknja bo dopuščala, da svetloba in materija odhajata, vendar svetloba in materija ne bosta mogla vstopiti.
Znanstveniki še naprej raziskujejo potencialno povezavo med črnimi in belimi luknjami. V svoji študiji iz leta 2014, objavljeni v reviji Physical Review D, sta fizika Carlo Rovelli in Hal M. Haggard trdila, da "obstaja klasična metrika, ki izpolnjuje Einsteinove enačbe zunaj končnega območja prostora in časa, kjer se zadeva sesede v črno luknjo in nato izvira iz nekaj časa luknja. " Z drugimi besedami, vsi material, ki so ga črni luknji pogoltnili, se lahko izlupi, črne luknje pa lahko postanejo bele luknje, ko umrejo.
Daleč od uničenja informacij, ki jih absorbira, bi se zrušitev črne luknje ustavila. Namesto tega bi doživel kvantni odmik, ki bi omogočil ubežanje informacij. V tem primeru bi to osvetlilo predlogu nekdanjega kozmologa in teoretičnega fizika univerze Cambridge Stephen Hawking, ki je v 70. letih prejšnjega stoletja raziskal možnost, da črne luknje oddajajo delce in sevanje - toplotno toploto - kot posledica kvantnih nihanj .
"Hawking je rekel, da črna luknja ne traja večno," je dejal Finkbeiner. Hawking je izračunal, da bi sevanje izgubilo energijo, se skrčilo in izginilo črno luknjo, kot je opisano v njegovem prispevku iz leta 1976, objavljenem v reviji Physical Review D. Glede na njegove trditve, da bi sevanje sevanja bilo naključno in ne vsebuje nobenih podatkov o tem, kaj je padlo, črna luknja bi ob eksploziji izbrisala množico informacij.
To je pomenilo, da Hawkingova ideja ni v skladu s kvantno teorijo, ki pravi, da informacij ni mogoče uničiti. Fizika navaja, da je informacijo le težje najti, ker, če bi se izgubila, ne moremo vedeti preteklosti ali prihodnosti. Hawkingova ideja je pripeljala do paradoksa "črne luknje informacij" in znanstvenike je dolgo zmedel. Nekateri pravijo, da je bil Hawking preprosto narobe, moški pa je celo izjavil, da je storil napako med znanstveno konferenco v Dublinu leta 2004.
Se torej vrnemo k konceptu črnih lukenj, ki oddajajo ohranjene informacije in jih vržejo ven skozi belo luknjo? Mogoče. V svoji študiji iz leta 2013, objavljeni v reviji Physical Review Letters, sta Jorge Pullin z univerze Louisiana State in Rodolfo Gambini z Univerze republike v Montevideu v Urugvaju uporabila kvantno gravitacijo zanke na črno luknjo in ugotovila, da se gravitacija povečuje proti jedru, vendar zmanjša in plonkira karkoli je vstopalo v drugo regijo vesolja. Rezultati so dodatno verovali ideji, da črne luknje služijo kot portal. V tej študiji singularnosti ne obstaja, zato ne tvori nepropustne ovire, ki bi se končala pri razbitju, kar koli naleti. To pomeni tudi, da informacije ne izginejo.
Mogoče črne luknje ne gredo nikamor
Vendar so fiziki Ahmed Almheiri, Donald Marolf, Joseph Polchinski in James Sully še vedno verjeli, da bi Hawking lahko bil v nečem. Delali so na teoriji, ki je postala znana kot požarni zid AMPS ali hipoteza požarnega zidu s črno luknjo. Po njihovih izračunih bi kvantna mehanika izvedljivo obzorje dogodka lahko spremenila v velikanski ognjeni zid in vse, kar pride v stik, bi v trenutku zgorelo. V tem smislu črne luknje ne vodijo nikamor, ker ničesar ne bi moglo priti noter.
To pa krši Einsteinovo splošno teorijo relativnosti. Nekdo, ki prečka obzorje dogodka, pravzaprav ne bi smel čutiti nobene velike stiske, ker bi bil objekt v prostem padu in na podlagi načela enakovrednosti ta objekt - ali oseba - ne bi čutil ekstremnih vplivov gravitacije. Lahko bi upošteval zakone fizike, ki so prisotni drugje v vesolju, toda tudi če ne bi šlo v nasprotju z Einsteinovim načelom, bi to spodkopalo teorijo kvantnega polja ali pomenilo, da se informacije lahko izgubijo.
Črna luknja negotovosti
Še enkrat korak naprej Hawking. Leta 2014 je objavil študijo, v kateri je odpravil obstoj dogodkovnega obzorja - kar pomeni, da se tam nič ne gori - rekoč, da bo gravitacijski kolaps namesto tega ustvaril "navidezno obzorje".
To obzorje bi prekinilo svetlobne žarke, ki bi se poskušali odmakniti od jedra črne luknje, in bi vztrajalo "obdobje". Po njegovem premisleku navidezna obzorja začasno zadržijo snov in energijo, preden jih raztopijo in sprostijo kasneje navzdol. Ta razlaga se najbolje ujema s kvantno teorijo - ki pravi, da informacij ni mogoče uničiti - in če bi to kdaj koli dokazali, kaže, da bi lahko kaj ušlo iz črne luknje.
Hawking je šel tako rekoč, da črne luknje morda sploh ne obstajajo. "Črne luknje je treba na novo opredeliti kot metastabilno vezana stanja gravitacijskega polja," je zapisal. Ne bi bilo nobene posebnosti, in čeprav bi se navidezno polje zaradi gravitacije premaknilo navznoter, ne bi nikoli doseglo središča in se utrdilo znotraj goste mase.
In vse, kar se odda, ne bo v obliki zaužitih informacij. Nemogoče bi bilo ugotoviti, kaj se je zgodilo, če pogledamo, kaj se dogaja, kar povzroča težave same - nenazadnje za človeka, ki se je znašel v tako zaskrbljujočem položaju. Nikoli več ne bi čutili istega!
Eno je gotovo, ta posebna skrivnost bo še dolgo požirala številne znanstvene ure. Rovelli in Francesca Vidotto sta pred kratkim predlagali, da bi lahko sestavni del temne snovi tvorili ostanki izhlapelih črnih lukenj, Hawkingov papir o črnih luknjah in 'mehkih laseh' pa je bil izdan leta 2018, in opisuje, kako delci nič energije ostanejo okoli točke brez vrnitve, obzorje dogodkov - ideja, ki nakazuje, da informacije niso izgubljene, ampak zajete.
To se je spopadlo s teoremo o brez dlake, ki jo je izrazil fizik John Archibald Wheeler, in je delovalo na podlagi tega, da se dve črni luknji ne bosta razlikovali od opazovalca, ker nobena od psevdoborov fizike posebnih delcev ne bi bila ohranjena. To je ideja, zaradi katere se znanstveniki pogovarjajo, vendar obstaja nekaj poti, preden se vidi kot odgovor, kam vodijo črne luknje. Ko bi le našli pot, da bi skočili v eno.
