Če teorija strun bolje opisuje vesolje kot Einsteinova splošna relativnost, bi črno luknjo teoretično lahko držali v roki.
Skupina teoretičnih fizikov je odkrila nenavadno strukturo v prostor-času, ki je videti kot črna luknja, ob natančnejšem pregledu pa se izkaže, da je vse prej kot to. Je zgolj napaka v samem tkivu vesolja – prostor-času, piše portal phys.org.
Problem neskončne gostote
Črne luknje je Einsteinova splošna teorija relativnosti napovedala kot pojav, ki nastane, ko se zvezde velikanke sesedejo same vase. Vse lepo in prav, vendar ta teorija trdi tudi, da so njihova središča točke neskončne gostote – t. i. singularnost. Prav neskončna gostota pa za astrofizike predstavlja težavo. Pojav neskončnosti v enačbah, ki opisujejo katerikoli pojav, namreč lahko vodi do vrste protislovij, in pogosto kaže, da je teorija nepopolna. “Vesolje ne mara neskončnosti,” pravijo fiziki. Iz opazovanj tudi vemo, da se neskončne gostote v vesolju dejansko ne morejo zgoditi. Čeprav opazovanja črnih lukenj v glavnem pritrjujejo napovedim, ki izhajajo iz enačb, imajo astrofiziki Einsteinovo teorijo za nepopolno. Toda po skoraj stoletju iskanja rešitev “problema singularnosti” še nismo našli boljše teorije gravitacije.
Je teorija strun boljša od splošne relativnosti?
Ena od kandidatk je t. i. teorija strun oz. superstrun.
Ta ima prednost pred Einsteinovo splošno relativnostjo, ker uspešno povezuje silo gravitacije s kvantnim modelom razlage snovi in sil, česar splošna relativnost ne zmore, izogne pa se tudi marsikateri neskončnosti v enačbah. Vendar pa ustvarja nov problem za znanstvenike – ne da se je preveriti. Teorija izhaja iz podmene, da lahko široko paleto delcev in sil, ki jih opazujemo v vesolju, opišemo kot majhne strune, ki vibrirajo – vendar ne le v naših treh prostorskih dimenzijah, ampak v dodatnih. Teh je lahko tudi do 26 – odvisno od rešitev enačb. Zakaj torej teh dodatnih dimenzij ne opazimo? Zato ker so zvite vase v tako majhne strukture (imenovane manifoldi), da uidejo vsakodnevnemu opazovanju in eksperimentiranju. To je eden glavnih razlogov, da znanstveniki teorije strun v praksi ne morejo preveriti.
Ne črna luknja, ampak “razpoka” v prostor-času
Teoretično preučevanje manifoldov pa je raziskovalcem omogočilo, da so razvili matematična orodja, s katerimi so odkrili nove možne objekte, ki bi lahko obstajali v prostor času.
Te strukture so poimenovali topološki soliton. Najenostavnejše bi jih lahko opisali kot nekakšne razpoke ali motnje v prostor-času in so nekaj povsem naravnega, kot na primer razpoke v ledu. Raziskavo so znanstveniki objavili v reviji Physical Review D.
Raziskovalci so te solitone preučevali s simuliranjem obnašanja svetlobe, ki bi prešla blizu njih. Izkazalo se je, da solitoni okoli sebe ukrivljajo prostor in čas, točno tako, kot predvidevamo, da to počnejo črne luknje. Oddaljenemu opazovalcu so tako tudi videti. Šele ko bi se jim približal, bi ugotovil, da ne gleda v črno luknjo. Ena od ključnih značilnosti črne luknje je namreč njen horizont dogodkov, namišljena površina, iz katere, če bi jo prečkali, ne bi mogli več uiti. Topološki solitoni pa, ker niso singularnosti, obzorja dogodkov nimajo. Načelno bi tako lahko šli do solitona in ga celo držali v roki, ob predpostavki seveda, da bi srečanje z njim preživeli, piše phys.org.
Ne gre pozabiti, da so solitoni samo hipotetični in ne dejanski objekti, ki temeljijo na teoriji strun, za katero še ni dokazano, da vesolje opisuje bolje kot Einsteinova teorija. Bi pa bi njihovo preučevanje lahko utrlo pot k iskanju načina, da bi teorijo strun lahko preizkusili tudi v praksi.
Spremljajte N1 na družbenih omrežjih Facebook, Instagram in Twitter.
Naložite si našo aplikacijo: na voljo za android in za iOS.
