Sorte huller? De er som et hologram

Ifølge ny forskning fra SISSA, ICTP og INFN, sorte huller kunne være som hologrammer, hvor al information til at producere et tredimensionelt billede er kodet i en todimensional overflade. Som bekræftet af kvanteteorier, sorte huller kan være utroligt komplekse, og koncentrere en enorm mængde information i to dimensioner, som de største harddiske, der findes i naturen. Denne idé stemmer overens med Einsteins relativitetsteori, som beskriver sorte huller som tredimensionelle, enkel, sfærisk og glat, som afbildet på det første billede nogensinde af et sort hul, der cirkulerede i 2019. Kort sagt, sorte huller ser ud til at være tredimensionelle, ligesom hologrammer. Studiet, som forener to uenige teorier, er for nylig blevet udgivet i Fysisk gennemgang X .

Mysteriet om sorte huller

For videnskabsmænd, sorte huller udgør formidable teoretiske udfordringer af mange årsager. De er, for eksempel, fremragende repræsentanter for den teoretiske fysiks store vanskeligheder med at forene principperne i Einsteins generelle relativitetsteori med tyngdefysikkens kvantefysik. Ifølge relativitetsteorien, sorte huller er simple kroppe uden information. Ifølge kvantefysikken, som hævdet af Jacob Bekenstein og Stephen Hawking, de er de mest komplekse eksisterende systemer, fordi de er karakteriseret ved enorm entropi, som måler kompleksiteten af ​​et system, og indeholder derfor en masse information.

Det holografiske princip gælder for sorte huller

For at studere sorte huller, de to forfattere af den nye undersøgelse, Francesco Benini (SISSA professor, ICTP videnskabelig konsulent og INFN-forsker) og Paolo Milan (SISSA og INFN-forsker), brugt en 30 år gammel idé kaldet det holografiske princip. Forskerne skriver bl. "Dette revolutionære og noget kontraintuitive princip foreslår, at tyngdekraftens adfærd i et givet område af rummet alternativt kan beskrives i form af et andet system, som kun lever langs kanten af ​​denne region og derfor i en dimension mindre. Og, vigtigere, i denne alternative beskrivelse (kaldet holografisk), tyngdekraften optræder ikke eksplicit. Med andre ord, det holografiske princip giver os mulighed for at beskrive tyngdekraften ved hjælp af et sprog, der ikke indeholder tyngdekraften, dermed undgå friktion med kvantemekanik."

Hvad Benini og Milan har gjort er at anvende teorien om det holografiske princip på sorte huller. På denne måde, deres mystiske termodynamiske egenskaber er blevet mere forståelige:Fokus på at forudsige, at disse kroppe har en stor entropi og observere dem i form af kvantemekanik, du kan beskrive dem ligesom et hologram – de har to dimensioner, hvor tyngdekraften forsvinder, men de gengiver et objekt i tre dimensioner.

Fra teori til observation

Denne undersøgelse er kun det første skridt mod en dybere forståelse af disse kosmiske legemer og af de egenskaber, der karakteriserer dem, når kvantemekanikken krydser den generelle relativitetsteori. Alt er vigtigere nu på et tidspunkt, hvor observationer inden for astrofysik oplever en utrolig udvikling. Tænk bare på observationen af ​​gravitationsbølger fra sammensmeltningen af ​​sorte huller, resultatet af samarbejdet mellem LIGO og Jomfruen, eller faktisk, det sorte hul lavet af Event Horizon Telescope, der producerede dette ekstraordinære billede. I den nærmeste fremtid, vi kan muligvis teste vores teoretiske forudsigelser vedrørende kvantegravitation, som dem, der er lavet i denne undersøgelse, ved observation. Og dette, fra et videnskabeligt synspunkt, ville være noget helt exceptionelt.