Šī gada februārī astronomi veica monumentālu atklājumu. Gandrīz simts gadus pēc Alberta Einšteina pareģojuma zinātnieki beidzot atklāja gravitācijas viļņus - “ripples in the time-time”, ko izgaismo divu saplūstošo melno caurumu starojums. Šis novērojums bija ļoti skaidrs Einšteina vispārējās relativitātes teorijas apstiprinājums, taču tajā pašā laikā šis notikums bija drosmīgs pierādījums tam, ka šīs teorijas likumi pārstāj darboties, tiklīdz tie sasniedz melno caurumu notikumu horizontu.
Kopš šī gada februāra Lāzera interferometriskā gravitācijas viļņu observatorija (LIGO) kopumā ir redzējusi gravitācijas viļņus. Pētnieki beidzot ir rūpīgi izpētījuši atklājumus un tagad apgalvo, ka ir atraduši pierādījumus par tā saucamajām "atbalsīm" viļņu robežās, kas apstrīd Einšteina prognozes par melnajiem caurumiem.
Šie paziņojumi pašlaik tiek publicēti zinātniskajā tiešsaistes bibliotēkā ArXiv.org, kur tos var analizēt citi fiziķu kopienas locekļi, pirms tie tiek iesniegti salīdzinošai pārskatīšanai. Tāpēc pastāv ļoti reāla iespējamība, ka dati par šo atbalsi novērojumiem no ārpuses tiks atklāti jauni fakti. Turklāt iesniegtie pierādījumi tika sniegti ar precizitāti 5 Sigma, kas ir zelta standarts fizikas pasaulē. Tas nozīmē, ka 3,5 miljonos gadījumu ir viena iespēja, ka novērojumi ir tikai sakritība.
Tomēr, ja citi pētījumi parādīs, ka šī "atbalss" patiesībā ir klāt, tad fizikai tas būs milzīgs notikums. Iepriekš tika ierosināts, ka, tuvojoties melno caurumu centram, vispārējās relativitātes likumi tiek sagrauti pusmūžos, taču šis atklājums parādīs, ka likumi arī pārstāj darboties uz šo telpas-laika parādību robežas. Ja tas tā ir, tad tas var būt pilnīgi jaunas fizikas likumu dzimšanas sākums.
“LIGO un citu organizāciju atklāšana perspektīvā piedāvā pārsteidzošu iespēju izpētīt jaunus fizikālos likumus,” saka Stīvs Giddings, Kalifornijas universitātes Santa Barbaras melnā cauruma pētnieks, kurš nebija iesaistīts šodien aprakstītajā pētījumā.
Ja atbalsis izrādās manekens, vispārējai relativitātei būs jāiziet tikai vēl viens tests. Gadu desmitiem ilgi fiziķi ir mēģinājuši iekustināt melnos caurumus šajā teorijā, cenšoties atrast veidus, kā to integrēt ar kvantu mehāniku, taču Einšteina teorijai līdz šim ir veicies labi.
Bet pirms mēs turpinām diskusiju, sapratīsim, kas ir šīs atbalsis un kā tās attiecas uz vispārējo relativitāti.
Tas viss nonāk līdz tā dēvētajam melno caurumu informācijas paradoksam. Pēc Einšteina teorijas, visam, kas šķērso melno caurumu notikumu horizontu, vajadzētu pazust, neko neatstājot aiz muguras. Tradicionālajā izpratnē tas nozīmē, ka nekas, pat ne gaisma, nespēj izkļūt no melnā cauruma (tātad, starp citu, šī objekta nosaukums).
Reklāmas video:
Nesen zinātnieki ir ļoti neizpratnē, pārbaudot šo teoriju. Patiešām, saskaņā ar kvantu mehānikas likumiem, viela, ko absorbē melnais caurums, faktiski var atstāt pēdas informācijas formā. Tātad, kā notikumu horizontu var vienlaikus aprakstīt gan no vispārējās relativitātes viedokļa (viss tiek iznīcināts pēc tam, kad ir šķērsotas tās robežas), gan no kvantu mehānikas viedokļa (no objekta, tā informācija paliek)?
Šis jautājums ir viens no grūtākajiem mūsdienu fizikā, un zinātnieki joprojām nevar atrast atbildi uz to.
Viens ieteiktais skaidrojums ir 2012. gada ugunsmūra hipotēze, kas liek domāt, ka ap notikuma horizontu ir ļoti lādētu daļiņu gredzeni, kas sadedzina visas vielas, kas tām iet cauri.
Fiziķim Stefenam Hokingam ir cits pieņēmums. Viņš uzskata, ka melnos caurumus var ieskauj mīksti “mati” (mati, protams, šeit tiek izmantoti kā metafora). Šie "matiņi" attēlo mazas uzlādes kvantu traucējumus un paši par sevi glabā parakstus (informāciju, ja vēlaties) par visu, kas kādreiz iekrita melnajā caurumā.
Neatkarīgi no tā, uz kuru hipotēzi jūs vairāk tiecaties, viņu galvenais vēstījums ir vienāds: tā vietā, lai tīrā notikumu horizontu prognozētu vispārējā relativitāte, melno caurumu robežas var būt daudz sarežģītākas un neskaidras, nekā mēs iedomājāmies. Un galvenā problēma šeit bija tā, ka mums nebija iespējas kaut kā pārbaudīt šos pieņēmumus. Līdz brīdim, kad LIGO atklāja gravitācijas viļņus.
Tagad, kad ir pieejami dati, starptautiska pētnieku grupa ierosina veidu, kā uzzināt, kas notiek ap melnajiem caurumiem. Saskaņā ar jauno pieņēmumu, ja melno caurumu notikumu apvārsnis patiesībā neatbilst vispārējās relativitātes likumiem, tad atbalss jāpaliek pēc sākotnējiem gravitācijas viļņiem.
Pēc pētnieku domām, tos būs iespējams atklāt, pateicoties melnajam caurumam ieskautajiem “matiem”, kuri ir uzbudinājuma stāvoklī un šajā brīdī uzvedas kā spoguļi. Tie uztver dažus gravitācijas viļņus, kas izkļūst no melnā cauruma, apņem tos, pārraida daļu no viņu satraukuma stāvokļa, un pēc tam tos var noteikt ar tādiem instrumentiem kā LIGO.
Pēc zinātnieku aprēķiniem, šīs atbalsis varēja noteikt, izmantojot LIGO 0,1 un 0,3 sekundes pēc sākotnējā gravitācijas viļņa atbrīvošanas. Un - lūk, lūk! Zinātnieki ir kļuvuši par tā lieciniekiem! Turklāt notikums tika novērots ne tikai pirmā gravitācijas viļņu noteikšanas laikā šī gada februārī, bet arī visu trīs gravitācijas viļņu novērojumu ietvaros šogad.
Protams, jāsaprot, ka šos trīs notikumus diez vai var saukt par ticamiem statistikas datiem. Tātad, lai arī joprojām pastāv iespēja, ka šīs atbalsis bija sava veida fona troksnis (1 no 270 gadījumiem vai 2,9 Sigma kļūda), turpmāki novērojumi palīdzēs pētniekiem izveidot stabilāku pierādījumu bāzi.
"Labā ziņa ir tā, ka LIGO skaidrība un jutīgums drīz uzlabosies, tāpēc nākamajos divos gados mums ir nopietnāka iespēja apstiprināt vai noliegt šos novērojumus," sacīja galvenais pētnieks Niaesh Afshordi.
Pat ja atbalsi var apstiprināt, viņi neatbild uz jautājumu par to, cik izplūdušai ir melno caurumu robežas. Tāpēc pagaidām informācijas paradoksa risinājums ir atlikts. Pagaidām viens ir skaidrs: viens no nozīmīgākajiem atklājumiem fizikā šogad ir kļuvis vēl vilinošāks.
NIKOLAY KHIZHNYAK