V 13,8 milijarde let smo že daleč; toda kljub našemu izjemno obsežnemu razumevanju vesolja je še vedno nekaj vrvic ostalo nepovezanih. Za prvo obstaja pogosto citirano prekinitev med splošno relativnostjo, fiziko zelo velikih in kvantno mehaniko, fiziko zelo majhnih. Potem je problematična usoda notranjih informacij delca, potem ko ta pade v črno luknjo. Zdaj pa nova razlaga temeljne fizike poskuša rešiti obe tej glavi z drzno trditvijo: na določenih lestvicah prostor in čas preprosto ne obstajata.
Začnimo z nečim, kar ni vprašljivo. Zahvaljujoč Einsteinovi teoriji posebne relativnosti se lahko vsi strinjamo, da je svetlobna hitrost konstantna za vse opazovalce. Prav tako se lahko strinjamo, da če niste foton, se približujete svetlobni hitrosti z nekaterimi precej funky pravili, in sicer vsak, ki vas bo gledal, bo videl vaš dolžinski stiskalnik in uro se bo upočasnil.
A upočasnitev časa se pojavi tudi v bližini gravitacijsko močnih objektov, ki jih opisuje splošna relativnost. Torej, če se vam zdi, da boste v središču Mlečne poti opazili razgledanost in se obžalovanja vredno odločite, da se boste preveč približali obzorju dogodkov naše supermasivne črne luknje (bolj zlovešče znan kot točka vrnitve), kdorkoli opazuje videli boste tudi, da se ura upočasni. Pravzaprav bo videl vaše gibanje proti obzorju dogodkov, ki se močno upočasni neskončno količina časa; torej z vidika vašega zdaj že travmatiziranega prijatelja nikoli dejansko ne prestopite obzorja dogodkov. Vendar pa ne boste čutili nobene razlike v napredovanju časa, ko boste padli mimo te nevidne ovire, kmalu pa vas bo izžarevala ogromna težnost črne luknje.
Kdo je torej "pravilen"? Relativnost narekuje, da je stališče vsakega opazovalca enako veljavno; toda v tej situaciji ne morete biti oboje. Se soočate s svojo smrtjo v srcu črne luknje ali ne? (Opomba: To ni zgolj paradoks, ampak intuitivno se zdi nekoliko lepljivo.)
In tu je še dodatna večja težava. Domneva se, da bo obzorje dogajanja v črni luknji povzročilo Hawkingovega sevanja, neke vrste pobeg energijo, ki bo sčasoma privedla do izhlapevanja črne luknje in do uničenja vse snovi in energije, ki se je nekoč zadrževala v njej. V tem konceptu so fiziki črne luknje praskali po glavah. Ker je po zakonih fizike treba ohraniti vse intrinzične informacije o delcu ali sistemu (in sicer o kvantni valovni funkciji). Ne more preprosto izginiti.
Zakaj vsi ti bizarni paradoksi? Ker črne luknje obstajajo v nejasnem prostoru, kjer se singularnost sreča s splošno relativnostjo - rodovitna, še neizkoriščena tla za nedostopno teorijo vsega.
Vnesite dva zanimiva, a hkrati sporna koncepta: dvojno posebna relativnost in gravitacija je mavrica.
Kakor je hitrost svetlobe v posebni relativnosti splošno dogovorjena konstanta, tako je tudi Planckova energija v dvojno posebni relativnosti (DSR). V DSR je ta vrednost (1,22 x 10)19 GeV) je največja energija (in s tem največja masa), ki jo lahko ima delec v našem vesolju.
Dve pomembni posledici največje energijske vrednosti DSR sta minimalni enoti časa in prostora. Se pravi, ne glede na to, ali se premikate ali mirujete, v praznem prostoru ali v bližini črne luknje, se boste strinjali, da se klasični prostor razbije na razdaljah, krajših od Planckove dolžine (1,6 x 10-35 m) in klasični čas se razbije v trenutkih, krajših od Planckovega (5,4 x 10)-44 sek).
Z drugimi besedami, vesolje je diskretno. Obstaja v nedeljivih (čeprav izredno majhnih) enotah. Kvant spodaj, zgoraj klasičen. V sliko dodajte splošno relativnost in dobili boste teorijo o gravitaciji mavrice.
Fiziki Ahmed Farag Ali, Mir Faizal in Barun Majumder verjamejo, da je mogoče te teorije uporabiti za razlago že omenjenih glav črnih lukenj - tako vaše sporne špagetizacije kot informacijskega paradoksa. Kako? Glede na DSR in gravitacijsko mavrico, v regijah, manjših od 1,6 x 10-35 m in na trenutke krajše od 5,4 x 10-44 sek ... Vesolje, kot ga poznamo, preprosto ne obstaja.
"V gravitacijski mavrici prostor ne obstaja pod določeno minimalno dolžino in čas ne obstaja pod določenim minimalnim časovnim intervalom," je pojasnil Ali, ki je skupaj s Faizalom in Majumderjem napisal prispevek na to temo, ki je bil objavljen prejšnji mesec . "Torej, vsi predmeti, ki obstajajo v vesolju in se pojavljajo naenkrat, ne obstajajo pod to dolžino in časovnim intervalom [ki sta povezana s Planckovo lestvico]."
Na srečo je vsak delček, ki ga poznamo, in tako tudi vsak delček, iz katerega smo sestavljeni, veliko večji od Planckove dolžine in zdrži veliko dlje kot Planckov čas. Torej - few! - ti in jaz in vse, kar vidimo in vemo, lahko nadaljujemo. (Samo ne sondirajte pregloboko.)
Obzorje dogodkov črne luknje pa je drugačna zgodba. Konec koncev obzorje dogodkov ni sestavljeno iz delcev. Čisti vesoljski čas. A po besedah Alija in njegovih sodelavcev, če bi ga lahko opazovali na izjemno kratkih ali daljinskih lestvicah, ne bi več imel pomena. To sploh ne bi bilo povratna točka. Po njihovem mnenju paradoks nastane le, ko vesolje čas obravnavate kot neprekinjeno - brez najmanjših enot dolžine in časa.
"Ker je paradoks informacij odvisen od obstoja dogodkovnega obzorja in obzorje dogodkov kot vsi predmeti ne obstaja pod določeno dolžino in časovni interval, potem v mavričnosti gravitacije ni absolutnega informacijskega paradoksa. Odsotnost učinkovitega obzorja pomeni, da ničesar ne preprečuje, da bi informacije šle ven iz črne luknje, "je zaključil Ali.
Brez absolutnega obzorja dogodkov, brez paradoksa informacij.
In kaj je s špagetiranjem znotraj črne luknje? Spet je odvisno od obsega, v katerem se boste odločili analizirati svojo situacijo. V gravitacijski mavrici je vesoljski čas diskreten; matematika torej razkriva, da boste tako vi kot obsojeni naklonjeni in vaš opazovalec v določenem času priča smrti. Toda v trenutni formulaciji splošne relativnosti, kjer je vesoljski čas opisan kot kontinuiran, nastane paradoks. Noč, ki ga je treba, no, sodi noter; medtem pa opazovalec nikoli ne vidi, kako neprimerno prehajajo obzorje dogodkov.
"Najpomembnejša lekcija iz tega prispevka je, da prostor in čas obstajata le izven določenega obsega," je dejal Ali. "Pod to lestvico ni prostora in časa. Zato je nesmiselno opredeliti delce, materijo ali kateri koli predmet, vključno s črnimi luknjami, ki obstajajo v prostoru in času pod to lestvico. Tako dokler se držimo omejene na lestvici, na kateri obstajata tako prostor kot čas, dobimo smiselne fizične odgovore. Ko pa poskušamo postavljati vprašanja v dolgih in časovnih intervalih, ki so pod lestvico, v kateri obstajata prostor in čas, na koncu dobimo paradoks in težave. "
Če povzamem: če se vesoljski čas nadaljuje na poljubno majhnih lestvicah, ostajajo paradoksi. Če pa je gravitacijska mavrica pravilna in sta Planckova dolžina in Planckov najmanjša enota prostora in časa, ki v bistvu obstajata, je jasno ... vsaj matematično gledano. Na žalost so lestvice Planck veliko preveč drobne, da bi jih lahko sondirali naši osupljivo sodobni trkalci delcev. Tako delo vsaj za zdaj prinaša še en čisto teoretičen rezultat.
Članek je bil objavljen v 23. januarja številki Pisma o Eurofiziki. Predhodni tisk papirja je na voljo tukaj.
