Черните дупки са като холограма

Размита жълто-оранжева форма на поничка с по-ярки ивици в по-широката част, с черен център.

Кой би могъл да забрави този образ? Това е първото директно изображение на черна дупка в галактиката M87, публикувано през април 2019 г. Това дълго търсено изображение предоставя най-силните доказателства за съществуването на свръхмасивни черни дупки и отваря нов прозорец към изследването на черните дупки, техните хоризонти на събитията и гравитацията. Изображение чрезСътрудничество на хоризонтален телескоп на събитието.


Препечатано от Международното училище за напреднали изследвания (SISSA) в Триест, Италия.

Всички помним онзи невероятен образ на черна дупка, обиколила света преди около година. И все пак, според ново изследване на учени в Италия, черните дупки могат да бъдат като холограма, където цялата информация се натрупва в двуизмерна повърхност, способна да възпроизведе триизмерно изображение. По този начин тези космически тела, както се потвърждава от квантовите теории, биха могли да бъдат невероятно сложни и да концентрират огромно количество информация в себе си, като най -големия твърд диск, който съществува в природата, в две измерения. Тази идея е в съответствие с теорията на относителността на Айнщайн, която описва черните дупки като триизмерни, прости, сферични и гладки, както се появяват в това известно изображение. Накратко, черните дупки „се появяват“ като триизмерни, точно като холограми. Изследването, което го демонстрира и обединява две противоречиви теории, наскоро беше публикувано във Physical Review X.


Проучването идва отSISSAи от Международния център за теоретична физика (ICTP) и Националния институт по ядрена физика (INFN), всички със седалище в Италия.

Мистерията на черните дупки

За учените черните дупки са голям въпрос по много причини. Те например са отлични представители на големите трудности на теоретичната физика при сглобяването на принципите на общата теория на относителността на Айнщайн с тези на квантовата физика, що се отнася до гравитацията. Според първата теория те биха били прости тела без информация. Според другия, както се твърди отДжейкъб БекенщайниСтивън Хоукинг, те биха били „най -сложните съществуващи системи“, защото биха се характеризирали с огромна „ентропия“, която измерва сложността на една система и следователно би имала много информация в себе си.

Холографският принцип се прилага за черни дупки




За да изследват черните дупки, двамата автори на изследването,Франческо Бенини(Професор от SISSA, научен консултант по ICTP и изследовател на INFN) иПаоло Милан(Изследовател от SISSA и INFN), използва идея на почти 30 години, но все пак изненадваща, нареченахолографски принцип.

Изследователите казаха:

Този революционен и донякъде контраинтуитивен принцип предполага, че поведението на гравитацията в дадена област на пространството може алтернативно да бъде описано като различна система, която живее само по ръба на тази област и следователно в едно измерение по -малко.

И, което е по -важно, в това алтернативно описание (наречено холографско) гравитацията не фигурира изрично. С други думи, холографският принцип ни позволява да опишем гравитацията, използвайки език, който не съдържа гравитация, като по този начин се избягва триенето с квантовата механика.


Бенини и Милан са направили следното:

... приложи теорията на холографския принцип към черните дупки. По този начин техните мистериозни термодинамични свойства са станали по -разбираеми: фокусирайки се върху предсказването на тези тела с голяма ентропия и наблюдавайки ги от гледна точка на квантовата механика, можете да ги опишете точно като холограма: те имат две измерения, в които гравитацията изчезва , но те възпроизвеждат обект в три измерения.

От теория до наблюдение

Двамата учени обясниха:


Това изследване е само първата стъпка към по -задълбочено разбиране на тези космически тела и на свойствата, които ги характеризират, когато квантовата механика се пресича с общата теория на относителността.

Сега всичко е по -важно в момент, когато наблюденията в астрофизиката преживяват невероятно развитие. Помислете само за наблюдението на гравитационни вълни от сливането на черни дупки в резултат на сътрудничеството между LIGO и Дева или, наистина, на черната дупка, направена от телескопа Event Horizon, който създаде това необикновено изображение.

В близко бъдеще може да успеем да тестваме нашите теоретични прогнози относно квантовата гравитация, като тези, направени в това изследване, чрез наблюдение. И това от научна гледна точка би било нещо абсолютно изключително.

Космическа сцена със звезди и мъгляви цветни мъглявини с голяма черна празно изглеждаща топка в средата.

Концепцията на художника за черна дупка чрезSISSA.

В крайна сметка: Теорията на относителността описва черните дупки като сферични, гладки и прости. Квантовата теория ги описва като изключително сложни и пълни с информация. Двама учени в Италия са приложили теорията на холографския принцип към черните дупки по начин, който изглежда разрешава тази двойственост.

Източник: Черни дупки в 4Dн= 4 Теория на полето Супер-Ян-Милс

Чрез SISSA