Unii fizicieni cred că trăim în interiorul unei găuri negre. Conform teoriei, suntem blocați la marginea unei găuri negre într-un Univers mult mai mare.
Găurile negre sunt obiecte foarte ciudate care, cu toate că am aflat multe despre ele, ne cam încurcă înțelegerea fizicii. În încercarea de a reconcilia unele dintre paradoxurile descoperite în urma studierii lor, fizicienii au propus ipoteze și mai ciudate, una dintre ele sugerând că ele implică faptul că trăim într-un Univers holografic, în care tot ceea ce vedem și percepem este, de fapt, codificat la granița Universului nostru, o reprezentare 3D (plus timp) a unui Univers bidimensional (plus timp). Mai mult decât atât, unii au sugerat că acest lucru ar putea însemna că Universul nostru se află în interiorul unei găuri negre a unui Univers mai mare.
Găurile negre, formate în urma colapsului unor stele masive, sunt zone din spațiul cosmic în care gravitația este atât de puternică încât nici măcar lumina nu poate scăpa. Existența lor a pus o problemă atunci când au fost studiate din punct de vedere termodinamic. Starea finală a unei găuri negre, atunci când aceasta ajunge la echilibru, depinde doar de trei parametri: masa, momentul cinetic și sarcina electrică.[sursa]
Unii fizicieni cred că trăim în interiorul unei găuri negre
„În relativitatea generală clasică, o gaură neagră împiedică orice particulă sau formă de radiație să evadeze din închisoarea sa cosmică. Pentru un observator extern, atunci când un corp material traversează un orizont de evenimente, toate cunoștințele despre proprietățile sale materiale se pierd. Rămân doar noile valori ale lui M [masa], J [momentul unghiular] și Q [sarcina electrică]. Ca urmare, o gaură neagră înghite o cantitate enormă de informații.”, explică astrofizicianul francez Jean-Pierre Luminet într-o analiză din anul 2016.
Sună simplu, nu-i așa, sau cel puțin atât de simplu pe cât poate fi fizica?
Dar dacă o gaură neagră are masă (și are foarte multă masă), atunci ar trebui să aibă o temperatură conform primei legi a termodinamicii și, în conformitate cu a doua lege a termodinamicii, ar trebui să emită căldură. Stephen Hawking a arătat că găurile negre ar trebui să emită radiații – numite acum radiații Hawking – formate la granița găurii negre.
„Hawking a subliniat apoi un paradox. Dacă o gaură neagră se poate evapora, o parte din informația pe care o conține se pierde pentru totdeauna. Informația conținută în radiația termică emisă de o gaură neagră este degradată; ea nu recapitulează informațiile despre materia înghițită anterior de gaura neagră. Pierderea irecuperabilă a informațiilor intră în conflict cu unul dintre postulatele de bază ale mecanicii cuantice. Conform ecuației lui Schrödinger, sistemele fizice care se modifică în timp nu pot crea sau distruge informații, o proprietate cunoscută sub numele de unitaritate.”, a mai explicat Luminet.
Acest lucru este cunoscut sub numele de paradoxul informațional al găurii negre și – având în vedere modul în care pare să încalce înțelegerea noastră actuală a Universului – a fost subiectul multor studii și dezbateri.
O soluție propusă, într-un fel, a fost găsită prin examinarea termodinamicii găurilor negre în contextul teoriei corzilor. Gerard ‘t Hooft a arătat că numărul total de grade de libertate conținute în interiorul unei găuri negre este definit proporțional cu suprafața orizontului său, mai degrabă decât cu volumul său. Acest lucru permite analizarea entropiei unei găuri negre.
„Din punctul de vedere al informației, fiecare bit sub forma unui 0 sau a unui 1 corespunde la patru suprafețe Planck, ceea ce permite găsirea formulei Bekenstein-Hawking pentru entropie. Pentru un observator extern, informațiile despre entropia găurii negre, odată purtate de structura tridimensională a obiectelor care au traversat orizontul evenimentelor, par pierdute. Dar, din acest punct de vedere, informațiile sunt codificate pe suprafața bidimensională a găurii negre, ca o hologramă. Prin urmare, a concluzionat ‘t Hooft, informația înghițită de o gaură neagră ar putea fi complet restaurată în timpul procesului de evaporare cuantică.”, a mai arătat profesorul Luminet.
Deși acest lucru este liniștitor într-un fel (găurile negre nu încalcă a doua lege a termodinamicii, super!), a condus la o idee destul de ieșită din comun, conform căreia fizica unui volum tridimensional poate fi descrisă la granița sa bidimensională.
Deși acest lucru nu este valabil pentru spațiul din afara unei găuri negre, există propuneri conform cărora Universul însuși ar putea fi o gaură neagră, unde toate procesele au loc la graniță și ceea ce observăm rezultă din aceste interacțiuni. Este o idee nebunească, cu elemente de legătură și mai nebunești. De exemplu, s-a sugerat că gravitația ar putea apărea ca o forță emergentă din entropia întrepătrunderii la graniță.
Această teorie nu este cea mai convingătoare idee pentru a explica Universul nostru, fizica standard descriind încă cel mai bine Universul pe care îl vedem. Dar există motive pentru care oamenii o iau în serios.
În primul rând, pentru ca modelul să funcționeze, raza Hubble a Universului, adică raza Universului nostru observabil, trebuie să fie aceeași cu raza Schwarzschild sau cu dimensiunea găurii negre care ar fi creată dacă toată materia din interiorul său ar fi condensată într-un singur punct. Aceste două cifre sunt, de fapt, surprinzător de apropiate, deși acest lucru poate fi pus, de asemenea, pe seama unei coincidențe cosmice.
Există și alte motive, cum ar fi această hartă a tuturor lucrurilor, care sugerează că am putea trăi în interiorul unei găuri negre dintr-un Univers mai mare. Dar până când o astfel de teorie nu vine cu dovezi și predicții convingătoare dincolo de înțelegerea noastră actuală a fizicii, vă sugerăm să nu vă scufundați încă într-o criză existențială, indiferent dacă sunteți un obiect 3D în spațiul-timp convențional sau o proiecție holografică dintr-o limită 2D în interiorul unui Univers mai mare.