Почему некоторые физики считают, что мы живем внутри черной дыры: для этого есть причины

Черные дыры — это одни из самых странных объектов во Вселенной. Несмотря на то, что ученые многое о них узнали, черные дыры продолжают бросать вызов нашему пониманию физики. Чтобы решить некоторые парадоксы, связанные с черными дырами, физики предложили необычные теории, одна из которых предполагает, что мы живем в голографической Вселенной, где все, что мы видим и воспринимаем, на самом деле закодировано на границе нашей Вселенной, в трехмерном (плюс время) представлении двухмерной (плюс время) Вселенной. Некоторые физики предполагают, что это может означать, что наша Вселенная находится внутри черной дыры, принадлежащей гораздо большей Вселенной, пишет IFLScience.

У Фокус. Технологии появился свой Telegram-канал. Подписывайтесь, чтобы не пропускать самые свежие и захватывающие новости из мира науки!

Черная дыра – один из самых загадочных объектов во Вселенной

Черные дыры возникают после смерти массивных звезд, когда те сжимаются в область бесконечной плотности. Черная дыра – это область пространства-времени с настолько сильной гравитацией, что никакая частица обычной материи или любая форма излучения, не могут покинуть черную дыру, если попали за пределы ее границы, то есть горизонта событий.

Существование черных дыр представляет проблему при их изучении с точки зрения термодинамики. Конечное состояние черной дыры, когда она достигает равновесия, зависит только от трех параметров: ее массы, углового момента и электрического заряда.

Когда любой физический объект или излучение пересекают горизонт событий черной дыры, то все знания об их материальных свойствах теряются. Остаются только новые значения: масса, угловой момент и электрический заряд. В результате черная дыра поглощает огромное количество информации.

Излучение Хокинга и информационный парадокс черной дыры

Но если черная дыра обладает огромной массой, то согласно первому закону термодинамики она должна иметь температуру, а согласно второму закону термодинамики — излучать тепло. Физик Стивен Хокинг доказал, что черные дыры должны выпускать излучение, которое теперь называется излучением Хокинга, образующееся на границе черной дыры. В результате черная дыра испаряется со временем и исчезает.

Также Хокинг обнаружил парадокс. Если черная дыра может испариться, часть содержащейся в ней информации теряется навсегда. Информация, содержащаяся в тепловом излучении, испускаемом черной дырой, деградирует и она не воспроизводит информацию о материи, ранее поглощенной черной дырой. Эта потеря информации противоречит одному из основных постулатов квантовой механики. Согласно уравнению Шредингера, физические системы, которые меняются со временем не могут создавать или уничтожать информацию.

Это явление известно как информационный парадокс черной дыры, и, учитывая, что он противоречит нынешнему пониманию Вселенной, он стал предметом многочисленных исследований и дискуссий.

Решение парадокса черной дыры

Одно из решений парадокса было найдено путем изучения термодинамики черных дыр в контексте теории струн. Физик Герард Хоофт предположил, что общее количество степеней свободы внутри черной дыры определяется пропорционально площади ее горизонта событий, а не объему. Это позволяет рассматривать энтропию, то есть меру беспорядка, черной дыры.

Для внешнего наблюдателя информация об энтропии черной дыры, некогда содержащаяся в трехмерной структуре объектов, пересекших горизонт событий, кажется утраченной. Но с этой точки зрения информация закодирована на двухмерной поверхности черной дыры, подобно голограмме. Поэтому Хофт предположил, что информация, поглощенная черной дырой, может быть полностью восстановлена ​​в процессе квантового испарения.

Почему мы можем жить внутри черной дыры?

Это привело к появлению необычной теории о том, что физику трехмерного объема можно описать на его двухмерной границе. Хотя это не относится к пространству за пределами черной дыры, существуют теории, что сама Вселенная может быть черной дырой, где все процессы происходят на границе, а то, что мы наблюдаем, возникает из этих взаимодействий. При этом возникло предположение, что гравитация может возникать из энтропии квантовой запутанности на границе черной дыры.

Эта теория не является самой убедительной для объяснения нашей Вселенной, поскольку стандартная физика по-прежнему лучше всего описывает наблюдаемую нами Вселенную. Но есть причины, по которым физики воспринимают ее всерьез.

Например, для того, чтобы работала эта модель, радиус Хаббла, то есть радиус наблюдаемой Вселенной, должен быть равен радиусу Шварцшильда, или размеру черной дыры, которая образовалась бы, если бы вся материя внутри нее была сконденсирована в одну точку. Эти две величины, на самом деле, удивительно близки, хотя это также можно объяснить космическим совпадением. Также это привело к предположению, что мы живем внутри черной дыры, которая принадлежит гораздо большей Вселенной.

Но пока эта теория не подтвердилась убедительными доказательствами. Поэтому не стоит переживать, являетесь ли вы трехмерным объектом в обычном пространстве-времени или голографической проекцией с двухмерной границы черной дыры.

Также Фокус писал о том, что темная энергия более странная, чем считалось и Вселенная может погибнуть от Большого сжатия. Астрофизики пришли к выводу, что темная энергия, отвечающая за расширение космоса, может изменяться таким образом, что это бросает вызов нашему пониманию времени и пространства.