„Singularnost nije tačka. To je trodimenzionalna prostorna granica na kojoj opšta relativnost izvrši samoubistvo”, objašnjava Endru DŽ. S. Hamilton, teorijski fizičar sa Univerziteta Kolorado Bolder.
Unutrašnjost crne rupe, skrivena iza horizonta događaja, i dalje je potpuna nepoznanica. Horizont događaja je granica preko koje ni svetlost više ne može pobeći, zbog čega je nemoguće neposredno posmatrati što se događa unutra. U udžbenicima se singularnost, središte crne rupe, pojednostavljeno prikazuje kao tačka nulte dimenzije i beskonačne gustine. Međutim, novi naučni rad nagovešćuje da je takav prikaz pogrešan, piše Science Alert. Teorijski fizičari Endru DŽ. S. Hamilton sa Univerziteta Kolorado Bolder i Tajler Mekmaken sa Univerziteta Meri iznose tezu da je singularnost zapravo ravna, trodimenzionalna površina. „Studentima u šali kažem da crne rupe uvek prkose mojoj intuiciji”, izjavio je Hamilton za Science Alert. „Da, bilo je to iznenađenje. Istovremeno, objasnilo je zašto Švarcšildova singularnost izgleda ravno.”
Unutar crne rupe, prostor se urušava ka singularnosti brzinom većom od svetlosti. Fizičari su je do tridesetih godina minulog stoleća zamišljali kao tačku. Slika se počela menjati šezdesetih godina, kada su istraživanja Kerove crne rupe koja rotira, obelodanila da centrifugalno odbijanje usporava urušavanje. Rezultat je singularnost u obliku prstena, a ne tačke. Ipak, za Švarcšildovu crnu rupu koja ne rotira teorija o singularnosti kao tački i dalje je prevladavala. Taj model se zadržao jer se jednostavno vizualizuje, objašnjava i razume. Hamilton je, međutim, pre nekoliko decenija počeo da sumnja da model tačke ne opisuje ispravno fiziku Švarcšildove crne rupe. Sumnje su podstakla studentska pitanja na uvodnom predavanju iz astronomije 1998. Tada je izradio vizuelizacije pada u crnu rupu prema opštoj teoriji relativnosti, a rezultat je bila – površina.
„Izvestio sam o onome što sam video, ali nisam to pokušao objasniti jer nisam razumeo”, rekao je. „Očigledno smo bili suzdržani. Put do razumevanja trajao je desetlećima.” Hamilton je shvatio da se odgovor krije u misaonom eksperimentu koji prati dva posmatrača dok padaju u istu crnu rupu iz suprotnih smerova. Pitanje je bilo jednostavno: gde će završiti? Da je singularnost tačka, oba bi morala stići na isto mesto. No, Hamilton i Mekmaken pokazuju da se to prema opštoj relativnosti nikada ne može dogoditi. Kako posmatrači padaju, zakrivljenost prostor-vremena crne rupe sprečava da svetlost ili bilo koji drugi signal putuje između njih. Oni postaju trajno uzročno razdvojeni, što znači da jedan ne može uticati na drugog, niti znati bilo šta o njegovim poslednjim trenucima.
Dvojica teorijskih fizičara ističu da se posmatrači ne mogu susresti u istom događaju u prostor-vremenu ako pre dolaska do singularnosti više ne mogu razmenjivati informacije. Ta protivrečnost nestaje ako je singularnost trodimenzionalna prostorna površina na koju svaki stiže na različitu lokaciju. Ili, kako je to Hamilton formulisao još 2010. godine: „Singularnost nije tačka. To je trodimenzionalna prostorna granica na kojoj opšta relativnost izvrši samoubistvo”.
Navedeni naučni rad ne odnosi samo na Švarcšildove crne rupe. Dugo se smatralo da su prstenaste singularnosti Kerovih crnih rupa fundamentalno drugačije, no možda te dvie vrste i nisu toliko različite. Autori navode da bi se realistična Kerova crna rupa urušila u prostornu singularnu površinu na svojem unutrašnjem horizontu. Time bi njena singularnost postala sličnija onoj Švarcšildove crne rupe nego što to prikazuju klasični udžbenici. A to znači da bi ovo istraživanje moglo iz temelja promeniti način razmišljanja fizičara o singularnostima. Ako je Švarcšildova singularnost površina, a ne tačka, menja se matematički okvir u kojem opšta relativnost prestaje da važi. To ujedno menja i polazište za svaku buduću teoriju kvantne gravitacije.
„Kvantna gravitacija je glavno pitanje teorijske fizike, a singularne površine crnih rupa su mesta gde se ona događa u našem svemiru”, objasnio je Hamilton. „Veliki deo literature o kvantnoj gravitaciji je apstraktan i odvojen od stvarnosti. Voleli bismo da vidimo da se naučna zajednica napreduje u realističnijim smerovima.”
Ona je dugo tražena teorija koja bi trebalo da ujedini Ajnštajnovu opštu relativnost, koja opisuje gravitaciju u kosmičkim razmerama, s kvantnom mehanikom, koja upravlja atomskim i subatomskim svetom. Obe teorije izvrsno funkcionišu zasebno, ali postaju matematički nespojive u ekstremnim uslovima unutar crne rupe. „Visoki cilj moderne teorijske fizike jeste održiva teorija kvantne gravitacije. Još nismo stigli do nje”, zaključio je Hamilton. „Nadamo se da možemo ostvariti napredak proučavanjem mesta na kojima se kvantna gravitacija mora ispoljiti.” Istraživanje je prihvaćeno za objavu u časopisu Physical Review D.
(Ilustracija Endru DŽ. S. Hamilton)
(Indeks)
