Προσομοίωση μαύρης τρύπας πέντε διαστάσεων μπορεί να σπάσει τη θεωρία της σχετικότητας

Η γενική σχετικότητα είναι μια από τις μεγαλύτερες ιδέες στην ανθρώπινη ιστορία. Η σχετικότητα και η κβαντομηχανική είναι οι ακρογωνιαίοι λίθοι της σύγχρονης φυσικής και χρησιμοποιούνται από τις τηλεπικοινωνίες έως τους υπολογιστές και τα smartphones.

Δυστυχώς, η σχετικότητα και η κβαντομηχανική δεν ταιριάζουν καλά μαζί. Για το λόγο αυτό, οι θεωρητικοί φυσικοί ψάχνουν για μια θεωρία που μπορεί να τις ενοποιήσει: τη θεωρία των πάντων. Για να γίνει αυτό, θα δοκιμάσει τις δύο θεωρίες στα όριά τους, ψάχνοντας που οι θεμελιώδεις νόμοι τους "σπάνε", και τώρα μια νέα έρευνα έχει βρει μια πολύ ενδιαφέρουσα παραβίαση της γενικής σχετικότητας.


Ερευνητές από το Πανεπιστήμιο του Cambridge και του Queen Mary University ερεύνησαν ένα ενδιαφέρον σενάριο στη γενική σχετικότητα και ανακάλυψαν ότι στην πραγματικότητα σπάει. Χρησιμοποίησαν έναν υπερυπολογιστή για να διαμορφώσει έναν δακτύλιο,  πέντε διαστάσεων, σε σχήμα μαύρης τρύπας και ανακάλυψαν ότι η μαύρη τρύπα εξελίχθηκε σε μια "γυμνή" ιδιομορφία (singularity), η οποία παραβιάζει τη σχετικότητα.

Ιδιομορφίες, όπως οι μαύρες τρύπες είναι αντικείμενα  άπειρης πυκνότητας, και σύμφωνα με τους νόμους της φυσικής  επιτρέπεται να υπάρχουν μόνον εφόσον περιβάλλονται από ένα ορίζοντα γεγονότων, μια επιφάνεια που τους χωρίζει από το υπόλοιπο του σύμπαντος. Μαθηματικά, δεν μπορείτε να έχετε μια "γυμνή" ιδιομορφία (υφιστάμενη έξω από ένα ορίζοντα γεγονότων) στο τεσσάρων διαστάσεων σύμπαν μας. Αυτό είναι εύστοχα γνωστό ως η κοσμική λογοκρισία εικασίας.

"Όσο η ιδιομορφία παραμένει κρυμμένη πίσω από ένα ορίζοντα γεγονότων, δεν προκαλεί προβλήματα και η γενική σχετικότητα ισχύει - η "κοσμική λογοκρισία εικασίας", λέει ότι αυτό ισχύει πάντα, δήλωσε ο  Markus Kunesch, που συμμετέχει στη μελέτη, ένας διδακτορικός φοιτητής στο Τμήμα του Cambridge Εφαρμοσμένων Μαθηματικών και Θεωρητικής Φυσικής (DAMTP).

"Όσο η κοσμική λογοκρισία εικασίας είναι έγκυρη, μπορούμε να προβλέψουμε με ασφάλεια το μέλλον έξω από τις μαύρες τρύπες. Διότι σε τελική ανάλυση, αυτό που προσπαθούμε να κάνουμε στη φυσική είναι να προβλέψουμε το μέλλον λαμβάνοντας υπόψη τις γνώσεις σχετικά με την κατάσταση του σύμπαντος σήμερα."

Ο δακτύλιος μαύρης τρύπας, όπως φαίνεται σε τρεις διαστάσεις. Pau Figueras, Markus Kunesch, και Saran Tunyasuvunakool

Η κοσμική λογοκρισία εικασίας πιστεύεται ότι ισχύει για το σύμπαν μας, αλλά τα αποτελέσματα αμφισβητούν τι είναι τόσο ιδιαίτερο σχετικά με ένα σύμπαν με τρεις διαστάσεις του χώρου και μία διάσταση του χρόνου. Επίσης, πιθανές θεωρίες των πάντων, όπως η κβαντική βαρύτητα και θεωρίες των χορδών απαιτούν 11 διαστάσεις γι 'αυτό είναι σημαντικό να διερευνηθούν τα όρια των τρεχουσών θεωριών μας. Σε αυτό το σενάριο, η πέμπτη διάσταση είναι μια τυχαία επιπλέον διάσταση στο χώρο.

"Όσο καλύτερα αποτελέσματα έχουμε στη προσομοίωση της θεωρίας της βαρύτητας του Αϊνστάιν σε υψηλότερες διαστάσεις, τόσο πιο εύκολο θα είναι για εμάς να βοηθήσουμε την προώθηση νέων υπολογιστικών τεχνικών - πιέζουμε τα όρια του τι μπορούμε να κάνουμε σε έναν υπολογιστή, όταν πρόκειται για τη θεωρία του Αϊνστάιν ", δήλωσε ο Saran Tunyasuvunakool που επίσης συμμετέχει στη μελέτη. "Αλλά αν η κοσμική λογοκρισία δεν ισχύει σε υψηλότερες διαστάσεις, τότε ίσως θα πρέπει να εξετάσουμε τι είναι τόσο ιδιαίτερο σχετικά με ένα τετραδιάστατο σύμπαν που αυτό ισχύει."
Η μελέτη δημοσιεύεται στο Physics Review Letters. (πληρ. από iflscience)
Eva Cat
thecuriosityofcat

afysikon.blogspot.com