אם משהו יכול לסכם עד כמה מעט אנחנו באמת יודעים על היקום, זה. אנחנו לא יכולים לראות אותם כי אפילו האור לא יכול לחמוק מכוח הכבידה שלהם, אין לנו מושג ממה הם עשויים, ולאן הכל הולך בפניםברגע שמת חור שחור?tsu
פיזיקאים אפילו לא יכולים להסכים אם חורים שחורים הם ענקים תלת מימדיים או רק משטחים דו מימדיים המוקרנים בתלת מימדממש כמו הולוגרמה.
אבל מחקר חדש רק חיזק את המקרה של חורים שחורים הולוגרפיים אפילו יותר, כאשר חישוב חדש של האנטרופיה - או אי-הסדר - בפנים תומך באפשרות שחידות הענק הללו של היקום אינן אלא אשליה אופטית.
ראשית, בואו נדבר על השערת ההולוגרפיה. הוצע לראשונה על ידי הפיזיקאי לאונרד סוסקינד בשנות ה-90, הוא חוזה שמבחינה מתמטית, היקוםצריך רק שני מימדים- לא שלושה - כדי שחוקי הפיזיקה והכבידה יפעלו כמו שצריך.
אולם, בעינינו הכל נראה כתמונה תלת מימדית של תהליכים דו מימדיים המוקרנים על פני אופק קוסמי ענק.
זה אולי נשמע מטורף, אבל זה באמת יכול לפתורכמה סתירות גדולותבין תורת היחסות של איינשטיין ומכניקת הקוונטים - כל 'שום דבר לא יכול להימלט'אבל חומר לעולם לא יכול להיהרס לגמרי'פרדוקס מידע, עבור אחד.
וגם,כפי שפיונה מקדונלד הסבירה לנו בשנה שעברה,לפיסיקאים הייתה הצלחה רבה בהתאמת התוצאות של תופעות כבידה להתנהגותם של חלקיקים קוונטיים תוך שימוש בשני ממדים מרחביים בלבד: "[S]מאז 1997 פורסמו יותר מ-10,000 מאמרים התומכים ברעיון."
אם נשאיר את היקום כולו בצד לעת עתה, בואו ניישם את החשיבה הזו על חור שחור במקום זאת.
פיזיקאים הציעו שהסיבה שאנחנו לא יכולים להבין מה קורה לדברים ברגע שהם נופלים מעבר לקצה - או אופק האירועים - ונכנסים לחור שחור, היא משום שאין "בפנים". במקום זאת, כל מה שעובר את הקצה נתקע בתנודות הכבידה על פני השטח.
צוות בראשות הפיזיקאי דניאל פראנצטי ממכון מקס פלנק לפיזיקה תיאורטית בגרמניההעלו הערכה חדשה לכמות האנטרופיה הקיימת בחור שחור, והחישובים שלהם תומכים בתרחיש זה.
"הצלחנו להשתמש במודל שלם ועשיר יותר בהשוואה למה שנעשה בעבר... ולהשיג תוצאה מציאותית וחזקה הרבה יותר."אומר פרנצטי. "זה איפשר לנו לפתור כמה אי בהירות שפוגעות בחישובים קודמים".
החוקרים התמקדו באנטרופיה -נכס פיזישמקודד עד כמה משהו מסודר, או לא מסודר.הציע בעבר שהאנטרופיה של חור שחור חייבת להיות פרופורציונלית לשטח שלו, אבל לא לנפח שלו, והרעיון הזה הוא מהעורר את המחשבות הראשונותעל האפשרות של חורים שחורים הולוגרפיים.
"למרות שיש הסכמה מסוימת בקהילה המדעית שלחורים שחורים חייבת להיות אנטרופיה אחרת קיומם יפר את החוק השני של, לא הושגה הסכמה לגבי מקור האנטרופיה הזו, או כיצד לחשב את ערכה",ג'ואן קנל מסבירה עבור The Science Explorer.
לדרך חדשה לחשוב על בעיה זו, פרנצטי ועמיתיו השתמשו בגישה תיאורטית בשם Loop Quantum Gravity (LQG) כדי להסביר מושג הידוע בשםכבידה קוונטית.
בפיזיקה התיאורטית, הכבידה הקוונטית מבקשת לתאר את כוח הכבידה על פי עקרונות מכניקת הקוונטים, וחוזה כי מארג המרחב-זמן מורכב מגרגרים זעירים המכונים קוונטים - ה'אטומים' של המרחב-זמן.
אוספים של קוונטים אלה ידועים כקונדנסטים, והצוות מצא שבדיוק כמו כד מלא באטומים המרכיבים מולקולות מים, לחור שחור העשוי מעבים יהיו כל אותן תכונות, וניתן לקבוע את ההתנהגות הקולקטיבית והשפעות הכבידה שלהם. על ידי לימוד תכונותיו של אחד בלבד.
זה אומר שבעוד שאנחנו לא יכולים לראות או למדוד את מה שנמצא מעבר לאופק האירועים של חור שחור - ולכן האנטרופיה שלו - זה לא באמת משנה, אם ניתן למדוד את התכונות הקולקטיביות של כל ה'אטומים' שלו באחד בלבד.
"[כ]כשהנוזלים בקנה מידה שלנו נראים כחומרים רציפים למרות שהם מורכבים ממספר עצום של אטומים, באופן דומה, בכבידה הקוונטית, האטומים המרכיבים את היסוד של החלל יוצרים מעין נוזל, כלומר מרחב-זמן מתמשך."הצוות מסביר בהודעה לעיתונות. "אפשר לתאר גיאומטריה רציפה והומוגנית (כמו זו של חור שחור סימטרי כדורית) כקונדנסט."
אז מה זה אומר על השערת ההולוגרמה שלנו? ובכן, חשבו על חור שחור כעל חישוק כדורסל תלת מימדי – הטבעת היא אופק האירועים, והרשת היא החור שלתוכו כל החומר נופל ונעלם. דחוף את הרשת כלפי מעלה לתוך הטבעת כדי להפוך אותה שטוחה ודו-מימדיתעיגול, ואז דמיינו שכל המתכת והחוט הזה עשויים ממים. לֹאאָנוּכל מה שאתה מודד בטבעת יכול להיות מיושם על מה שיש ברשת.
עם זאת בחשבון, לפרנצטי ולצוותו יש כעת מודל קונקרטי להראות שהטבע התלת-ממדי של חורים שחורים יכול להיות רק אשליה - כל המידע של חור שחור יכול להיות תיאורטית על משטח דו מימדי, ללא צורך עבור 'חור' ממשי או בפנים. "מכאן הקשר בין אנטרופיה ושטח פנים, ולא נפח,"אומר The Daily Galaxy.
המודל שלהם תואר במכתבי סקירה פיזית,ולמרות שזה הולך להיות גבולי בלתי אפשרי להוכיח באופן סופי שחורים שחורים הם למעשה דו מימדיים, פיזיקאים תיאורטיים בטוחים ינסו בכל מקרה. המחקר הזה עשוי להיות רק הצעד הגדול הבא להביא אותם הלאה בדרכם, וזה די מגניב בספרים שלנו.
