Вселенная четырехмерная черная дыра

Наш мир вполне может быть поверхностью четырехмерной черной дыры

Трое физиков-теоретиков из Онтарио опубликовали в Scientific American статью, где объясняют, что наш мир вполне может быть поверхностью четырехмерной черной дыры. Возможно, кто-то из читателей прочтет эту статью (или только заголовок), удивится и отметит про себя, что вот, мол, прикольно: на самом деле весь мир — черная дыра. Может, еще и девушкам потом перескажет. Держа в уме такую возможность, мы сочли необходимым опубликовать на нашем ресурсе соответствующие разъяснения.

Но сначала, как обычно, предисловие.

В современной физике есть множество понятий, которые непросто постичь умом. Например, «поле». Вкратце это вот что: в каждой точке пространства существует таблица, где записано, как надо преобразовать другую таблицу, исходя из которой можно вычислить, какова вероятность увидеть то-то и то-то. Если вы это понимаете, снимаем шляпу. Сами физики, кажется, только делают вид, что понимают. «В каждой точке — таблица»! Ха. Так не бывает даже в самом замусоренном бухгалтерском офисе.

Но самая странная и спорная из натурфилософских концепций XXI века, относительно которой даже физики не питают никаких иллюзий, — это понятие «на самом деле». Бесполезно задавать физикам вопрос: «Вот это “поле” (см. выше) — оно “на самом деле” существует или вы его из головы придумали для удобства?» Они сразу начинают юлить и выкручиваться.

Или вот еще проще: все помнят из школы, что задачку про шарик, катящийся с наклонной плоскости, можно решать, вычислив все силы, а можно — по закону сохранения энергии. Существуют ли на самом деле силы — или энергия? И то и другое вместе точно не может существовать «на самом деле», потому что тогда ответ пришлось бы умножать на два. Возможно, «на самом деле» существует что-то третье, а и силы, и энергия — выдумка физиков для собственного удобства.

Посеяв в мозгу читателей зерна плебейского скептицизма, продолжим изложение сути дела.

Лет пятнадцать-двадцать назад самые умные физики — из тех, что настолько погрязли в расчетах, что окончательно махнули рукой на категорию «на самом деле», — придумали одну штуку. Некоторые их коллеги готовы считать эту штуку величайшим научным прорывом нашего времени. Фокус там в том, что описание всех-всех явлений, происходящих в некоем объеме, с учетом гравитации, можно свести к описанию явлений на поверхности этого объема, и тогда гравитацию учитывать уже не надо. А можно и наоборот. На практике надо поглядеть, какое математическое описание проще, и выбрать из соображений собственной лени. Этот фокус получил название «голографический принцип», а еще вы могли слышать имя аргентинца Хуана Малдасены или читать про AdS/CFT-соответствие, это все примерно про одно и то же.

Например, физики Гэри Горовиц из Санта-Барбары вместе со своим аспирантом Хорхе Сантосом рассчитали поведение сверхпроводника, предположив для удобства, что сверхпроводник — это только поверхность, а под ней копошатся черные дыры особой формы. «На самом деле» никаких дыр там нет, конечно — там обычная подложка керамическая. Дыры выдумали из головы. Но расчеты от этого сильно упростились. Самые разные задачки, как оказалось, можно решать с помощью этого фокуса.

Повторим еще раз: это фокус, подобный тому, как в школе вы решали задачки про наклонную плоскость исходя из сохранения энергии. Существует ли «энергия» объективно или это просто такая формула, но верный ответ гарантирован.

Наконец мы подошли к сути дела. Наши канадские умельцы, с которых мы начали эту заметку, придумали, как решить таким способом куда более масштабную задачу — происхождения Вселенной в результате Большого взрыва. Об этом они и пишут.

Оказалось, что если вообразить некий четырехмерный мир, и в нем — некую большую-пребольшую четырехмерную звезду, и если эта звезда претерпевает гравитационный коллапс, то есть схлопывается в черную дыру, то описание поверхности ее «горизонта» точь-в-точь совпадает с описанием нашей расширяющейся Вселенной. Считать даже проще, потому что в обычном описании там в начале маячит неприятная для математиков «сингулярность», а в четырехмерном описании никакой сингулярности нет. Довольно легко решаются таким способом и другие загадки мироздания, включая тайну «инфляции». Все это наши физики из Университета Ватерлоо очень популярно объяснили в своей статье.

Но они пошли немного дальше. В отличие от непритязательных исследователей сверхпроводимости, честно признающихся, что ввели лишнее измерение с черными дырами только для собственного удобства, канадцы на полном серьезе заговорили о том, что их четырехмерная дыра есть «на самом деле». То есть «на самом деле» только эта дыра и есть, а то, что видим мы, — иллюзия жалких обитателей ее поверхности. Пусть и трехмерной, но все равно ущербной в сравнении с миром, который ее породил.

Можете себе вообразить? А вот они смогли. Более того, они толкуют о наблюдаемых следствиях своей гипотезы. Дело в том, что настоящая дыра в четырехмерной вселенной (в отличие от математической абстракции) может жить своей жизнью. Она может, к примеру, вращаться или поглощать падающую на нее материю. И мы сможем все это наблюдать, к примеру, по неоднородностям фона реликтового космического излучения.

А наблюдаем ли? Пока нет. Расчеты канадцев Роберт Манн, Ниайеш Афшорди и Разие Пурхасан из Института теоретической физики Периметр в Ватерлоо, Онтарио заметно расходятся с данными наблюдений. «Заметно» — это на четыре процента. Если вы педант и берете с десятки сорок копеек сдачи, можете успокоиться мыслью, что «на самом деле» ни дыры, ни четырехмерной матушки-Вселенной не бывает.

А еще в самом конце статьи авторы скромно добавляют, что их безумная теория не снимает главного вопроса: ну хорошо, а сама эта четырехмерная Вселенная откуда взялась?

Если «на самом деле» ее нет, то вопрос, конечно, дурацкий. Что, в общем, и к нашей Вселенной относится. На этом сегодня и закончим.

Источник

Новая теория: наша Вселенная — «проекция» четырехмерной

Физики Канадского Института теоретический физики разработали новую теорию возникновения нашей Вселенной: то, что мы называем Большим взрывом, на самом деле могло быть «всего лишь» трехмерным миражом разрушающейся звезды вселенной совершенно иного типа, чем наша собственная. Теория немного сбивает с толку, однако она основана на математических данных и ее еще предстоит опровергнуть — или подтвердить. Свои выводы исследователи опубликовали на сайте Института перспективных исследований в области теоретической физики (Perimeter Institute for Theoretical Physics).

«Наибольшим вызовом космологии является само понимание Большого взрыва», — пишут авторы. Стандартная теория предполагает, что Большой взрыв начался с сингулярности — в неизмеримо горячей и плотной среде пространства-времени, где стандартные законы фундаментальной физики не работают. Сингулярность аномальна, и наше понимание этого явления слишком ограничено. «Все физики знают, что драконы, возможно, прилетают из сингулярности», — пошутил руководитель исследования Ниаеш Афшорди (Niayesh Afshordi) в интервью журналу Nature.

Проблема возникновения Вселенной, с точки зрения авторов, в том, что в результате Большого взрыва из хаотичной не подчиняющейся законам физики сингулярности появилась наша, достаточно понятная, унифицированная, предсказуемая, Вселенная. Это кажется маловероятным. Возможно, там произошло что-то другое. Возможно, наша Вселенная никогда не была в зоне сингулярности. Ученые построили предположение, что наша Вселенная была трехмерной «упаковкой» вокруг горизонта событий четырехмерной черной дыры. И если так, то наш мир появился в тот момент, когда звезда четырехмерной вселенной провалилась в черную дыру.

В нашей трехмерной Вселенной черные дыры имеют двумерные горизонты событий, то есть они окружены двумерной границей, которая отмечает «точку невозврата». В случае четырехмерной Вселенной черная дыра будет иметь трехмерный горизонт событий. Исследователи предложили гипотезу, по которой наша Вселенная никогда не была внутри сингулярности, а, скорее, появилась на свет за пределом горизонта событий, защищенном от сингулярности. Она возникла из останков взорвавшейся четырехмерной звезды.

Исследователи подчеркивают, что эта идея, хоть и может показаться абсурдной, основана на расчетах и строго соответствует современным математическим описаниям пространства и времени. В частности, в расчетах использовались инструменты голографии для превращения Большого взрыва в космический мираж. Таким образом, они предложили модель решения давней космологической загадки.

Конечно, наши нынешние представления о мире противоречат идее, что все возникло из горизонта событий одной четырехмерного черной дыры. Мы понятия не имеем о том, что может представлять собой четырехмерная Вселенная и откуда она могла взяться..

Ученые проводят параллель с аллегорией Платона о пещере, в которой люди проводят всю жизнь, видя только мерцающие тени на стенах пещеры. «Их кандалы не позволили им воспринимать истинный мир, царство с одним дополнительным измерением, — говорят физики. – Люди у Платона не понимали силы солнечного света, как и мы не понимаем четырехмерную объемную вселенную. Но по крайней мере они знали, где искать ответы».

Источник

Наша Вселенная родилась из гипермассивной черной дыры?

Наиболее приемлемой теорией происхождения нашей Вселенной считается Большой взрыв . Согласно данной теории, началом Вселенной была сингулярность , после чего, на протяжении 13,8 миллиардов лет, он расширялась и продолжает расширяться сегодня. У данной теории все еще есть проблемные участки и сохраняется один важный вопрос – что было до Большого взрыва?

Этан Сигель, физик и один из сотрудников Forbes, объясняет, что наша Вселенная могла сформироваться иначе – благодаря гипермассивной черной дыре . Изначально эту теорию предложили физики Нейеш Афшорди, Разех Поурхасан и РобертМанн в 2013 году. С того времени ряд физиков обратил пристальное внимание на данное предположение.

Свидетельство, которое может подтвердить данную теорию – это сама сингулярность, встречающаяся только в двух вариациях: Большом взрыве и черных дырах . Гравитационная сингулярность – это одномерная точка, в которой наши законы физики относительно пространства-времени попросту ломаются.

В черных дырах сингулярность существует на горизонте событий . Он бросает вызов всему, что якобы управляет физикой нашей вселенной, от квантовой механики до общей теории относительности. Предполагается, что горизонт событий черной дыры более массивен, чем то, что удерживают в нем частицы.

Рождение черной дыры

Поскольку наше понимание Вселенной все еще сильно ограничено, можно назвать эту точку сингулярностью. Горизонт событий черной дыры – это одномерная итерация нашей трехмерной вселенной . Это именно то, что изучают в Институте Периметра.

Возможно ли, что наша Вселенная является продуктом необычной черты черной дыры? А может наша Вселенная – это трехмерная оболочка вокруг другого горизонта событий?

При таком сценарии, наша Вселенная появилась, когда звезда в четырехмерной вселенной попала в черную дыру.

Этан Сигель объяснил, как такой сценарий может существовать:

«Как только черная дыра впервые сформировалась, появился горизонт событий, который быстро расширялся и продолжал расти, ведь в него попадало все больше материи. Если наложить сетку на двумерную модель, можно увидеть, что формирование возникало бы там, где линии сетки были бы близко друг к другу. Изначально расширение проходит быстро, по мере формирования черной дыры, затем расширение становится медленнее, когда вещество начинает попадать с меньшей скоростью. По крайней мере, это концептуально соответствует тому, что мы наблюдаем сегодня с нашей трехмерной Вселенной.

Означает ли это, что каждый раз, когда образуется черная дыра, появляется и новая двумерная вселенная? По словам Сигеля, как бы это странно не звучало, но, похоже, что это вполне возможно.

Тем не менее, пока это лишь теория. Чтобы ее подтвердить или опровергнуть, нам нужно лучше понять физику нашей Вселенной.

Мы благодарны Вам за чтение наших материалов!
Подписывайтесь на канал Achernar и получайте больше интересных публикаций в своей ленте. Вы можете найти нас и на других площадках:

Источник