„Сингуларност није тачка. То је тродимензионална просторна граница на којој општа релативност изврши самоубиство”, објашњава Ендру Џ. С. Хамилтон, теоријски физичар са Универзитета Колорадо Болдер.
Унутрашњост црне рупе, скривена иза хоризонта догађаја, и даље је потпуна непознаница. Хоризонт догађаја је граница преко које ни светлост више не може побећи, због чега је немогуће непосредно посматрати што се догађа унутра. У уџбеницима се сингуларност, средиште црне рупе, поједностављено приказује као тачка нулте димензије и бесконачне густине. Међутим, нови научни рад наговешћује да је такав приказ погрешан, пише Science Alert. Теоријски физичари Ендру Џ. С. Хамилтон са Универзитета Колорадо Болдер и Тајлер Мекмакен са Универзитета Мери износе тезу да је сингуларност заправо равна, тродимензионална површина. „Студентима у шали кажем да црне рупе увек пркосе мојој интуицији”, изјавио је Хамилтон за Science Alert. „Да, било је то изненађење. Истовремено, објаснило је зашто Шварцшилдова сингуларност изгледа равно.”
Унутар црне рупе, простор се урушава ка сингуларности брзином већом од светлости. Физичари су је до тридесетих година минулог столећа замишљали као тачку. Слика се почела мењати шездесетих година, када су истраживања Kерове црне рупе која ротира, обелоданила да центрифугално одбијање успорава урушавање. Резултат је сингуларност у облику прстена, а не тачке. Ипак, за Шварцшилдову црну рупу која не ротира теорија о сингуларности као тачки и даље је превладавала. Тај модел се задржао јер се једноставно визуализује, објашњава и разуме. Хамилтон је, међутим, пре неколико деценија почео да сумња да модел тачке не описује исправно физику Шварцшилдове црне рупе. Сумње су подстакла студентска питања на уводном предавању из астрономије 1998. Тада је израдио визуелизације пада у црну рупу према општој теорији релативности, а резултат је била – површина.
„Известио сам о ономе што сам видео, али нисам то покушао објаснити јер нисам разумео”, рекао је. „Очигледно смо били суздржани. Пут до разумевања трајао је десетлећима.” Хамилтон је схватио да се одговор крије у мисаоном експерименту који прати два посматрача док падају у исту црну рупу из супротних смерова. Питање је било једноставно: где ће завршити? Да је сингуларност тачка, оба би морала стићи на исто место. Но, Хамилтон и Мекмакен показују да се то према општој релативности никада не може догодити. Kако посматрачи падају, закривљеност простор-времена црне рупе спречава да светлост или било који други сигнал путује између њих. Они постају трајно узрочно раздвојени, што значи да један не може утицати на другог, нити знати било шта о његовим последњим тренуцима.
Двојица теоријских физичара истичу да се посматрачи не могу сусрести у истом догађају у простор-времену ако пре доласка до сингуларности више не могу размењивати информације. Та противречност нестаје ако је сингуларност тродимензионална просторна површина на коју сваки стиже на различиту локацију. Или, како је то Хамилтон формулисао још 2010. године: „Сингуларност није тачка. То је тродимензионална просторна граница на којој општа релативност изврши самоубиство”.
Наведени научни рад не односи само на Шварцшилдове црне рупе. Дуго се сматрало да су прстенасте сингуларности Kерових црних рупа фундаментално другачије, но можда те двие врсте и нису толико различите. Аутори наводе да би се реалистична Kерова црна рупа урушила у просторну сингуларну површину на својем унутрашњем хоризонту. Тиме би њена сингуларност постала сличнија оној Шварцшилдове црне рупе него што то приказују класични уџбеници. А то значи да би ово истраживање могло из темеља променити начин размишљања физичара о сингуларностима. Ако је Шварцшилдова сингуларност површина, а не тачка, мења се математички оквир у којем општа релативност престаје да важи. То уједно мења и полазиште за сваку будућу теорију квантне гравитације.
„Kвантна гравитација је главно питање теоријске физике, а сингуларне површине црних рупа су места где се она догађа у нашем свемиру”, објаснио је Хамилтон. „Велики део литературе о квантној гравитацији је апстрактан и одвојен од стварности. Волели бисмо да видимо да се научна заједница напредује у реалистичнијим смеровима.”
Она је дуго тражена теорија која би требало да уједини Ајнштајнову општу релативност, која описује гравитацију у космичким размерама, с квантном механиком, која управља атомским и субатомским светом. Обе теорије изврсно функционишу засебно, али постају математички неспојиве у екстремним условима унутар црне рупе. „Високи циљ модерне теоријске физике јесте одржива теорија квантне гравитације. Још нисмо стигли до ње”, закључио је Хамилтон. „Надамо се да можемо остварити напредак проучавањем места на којима се квантна гравитација мора испољити.” Истраживање је прихваћено за објаву у часопису Physical Review D.
(Илустрација Ендру Џ. С. Хамилтон)
(Индекс)
