Gravitācijas viļņu atklāšana 2017. gadā un pirmais melnā cauruma attēls (2019) iezīmēja jaunu kosmosa izpētes ēru – jau pavisam tuvākajā nākotnē mēs uzzināsim daudz jauna par Visumu un objektiem, kas eksistē tā plašumos.

Tātad, nesen žurnālā Physical Review Letters tika publicēts raksts, kura autori apgalvo, ka šiem kosmosa monstriem piemīt unikālas un dīvainas kvantu īpašības. Jauni pētījumi ir saistīti ar kvantu gravitācijas teoriju, kas ir viens no neatrisinātajiem mūsdienu zinātnes noslēpumiem. Darba pamatā ir datormodelēšana – ar tās palīdzību fiziķi atklāja, ka melnajiem caurumiem piemīt kvantu daļiņām raksturīgas īpašības. Pārsteidzoši, pētnieki uzskata, ka šie kosmosa briesmoņi var būt gan mazi, gan lieli, smagi un viegli, miruši un dzīvi.

KVANTU GRAVITĀCIJAS MEKLĒJUMOS

Saskaņā ar kvantu teoriju mūsu pasaule sastāv no neredzamām daļiņām, kuras pastāvīgi mijiedarbojas savā starpā un kurām ir dažādas īpašības. Taču īpaši interesanti ir tas, ka visi Visuma fundamentālie spēki pakļaujas kvantu mehānikas likumiem, izņemot pašu svarīgāko no tiem – gravitāciju. Diemžēl daudzu gadu mēģinājumi “ievietot” gravitāciju kvantu teorijā, kā arī “teorijas par visu” radīšana nav bijuši veiksmīgi.

Tiek uzskatīts, ka “teorija par visu” ir paredzēta, lai izskaidrotu Visuma uzbūvi un likumus, pēc kuriem tajā viss ir sakārtots. Tomēr fiziķi joprojām nezina, kas īsti ir galvenais spēks Visumā. Daži pētnieki uzskata, ka gravitācijai piemīt kvantu īpašības un tā sastāv no subatomiskām daļiņām – tā sauktajiem gravitoniem, kas vēl nav atklāti.

Ir arī jautājumi par kvantu sapīšanos, parādību, kurā divas subatomiskās daļiņas paliek nesaraujami saistītas neatkarīgi no tā, cik tālu tās atrodas. Alberts Einšteins šo savienojumu nosauca par “pārdabisku” un šaubījās par to līdz pēdējam.

Tā kā viss apkārtējais sastāv no kvantiem, kas spēj darboties gan kā daļiņa, gan kā vilnis, gravitonu esamība var pierādīt Visuma galvenā spēka kvantu raksturu. Problēma ir tā, ka gravitācija ir ārkārtīgi vāja. Turklāt, lai tieši novērotu gravitona tikko manāmo ietekmi uz matēriju, ir nepieciešams masīvs īpašs detektors, kas pats spēj izveidot melno caurumu (par tā radīšanu acīmredzot runāt ir bezjēdzīgi).

Par laimi, gravitona meklējumus var turpināt bez superdetektora – žurnālā Physical Review Letters publicētajā rakstā fiziķi runāja par jaunu datormodeli, kas spēj noteikt melno caurumu kvantu īpašības un uzzināt vairāk par Visuma uzbūvi.

KVANTU SUPERPOZĪCIJA UN MELNIE CAURUMI

Kvīnslendas universitātes fiziķi ir izstrādājuši matemātisko modeli, novietojot simulētu kvantu daļiņu blakus milzu melnajam caurumam. Iegūtie rezultāti parādīja, ka melnajā caurumā ir redzamas kvantu superpozīcijas pazīmes – daļiņu spēja pastāvēt vairākos stāvokļos vienlaikus. Tātad datora melnais caurums izrādījās gan masīvs, gan tajā pašā laikā, nē, (tāpat kā slavenais Šrēdingera kaķis).

Rezultāti apstiprina arī fiziķa Jēkaba ​​Bekenšteina pieņēmumu, ka melno caurumu masa var būt tikai noteikta vērtība noteiktā laika brīdī. Atgādinām, ka subatomiskās daļiņas spēj eksistēt vairākos stāvokļos vienlaikus – bet tikai līdz mijiedarbības brīdim ar ārpasauli. Un tas, starp citu, ir mērījumu vai novērojumu rezultāts, kas pārvērš daļiņu vienā no iespējamajiem stāvokļiem.

Līdz šim neviens nav iedziļinājies melno caurumu kvantu dabā. Bet, ja mēs cenšamies noskaidrot, kāda ir singularitātes struktūra melnā cauruma centrā, mūsu atklājumi ir ļoti svarīgi, raksta pētījuma autori.

Jaunais atklājums nozīmē arī to, ka telpas-laika audums ap singularitāti deformējas līdz bezgalībai. Šī iemesla dēļ mums zināmie fizikas likumi vienkārši nedarbojas. Izrādās, tāpat kā Šrēdingera kaķim, melnā cauruma masa vienlaikus var būt gan milzīga, gan nulle.

Jāpiebilst, ka jauns skatījums uz šo noslēpumaino objektu dabu nākotnē palīdzēs saprast, kas īsti notiek melnā cauruma iekšienē. Un lai cik fantastiski šādi eksperimenti izskatītos, tie var novest pie visnegaidītākajiem atklājumiem.

AIZ NOTIKUMU HORIZONTA

Pieaugot uzmanībai kvantu daļiņu būtiskajai lomai telpas laika izcelsmē, mainās mūsu izpratne par Visuma būtību. Pavisam nesen tika uzskatīts, ka melnie caurumi negriežas, un singularitāte ir bezgala blīvs sabrūkošas vielas punkts (šis vārds tiek lietots, lai aprakstītu punktu, kas ir bezgalīgi mazs un bezgalīgi blīvs).

Bet, tā kā melnie caurumi rotē, pašreizējie modeļi liecina, ka to singularitātes ir bezgalīgi plāni gredzeni. Un, ja mums ir labs priekšstats par notikumu horizontu, tad gandrīz nekas nav zināms par singularitāti (un mums nav ne jausmas, kā tas izskatās).

Tā kā melnie caurumi ir absolūta robeža starp to, ko mēs zinām, un to, ko mēs nezinām, to patiesā būtība mums joprojām ir noslēpums. Šī iemesla dēļ pasaulei ir vajadzīgi jauni neparasti pētījumi, kas var apstrīdēt iedibinātās idejas par Visumu. Galu galā melno caurumu izpēte var saskaņot vispārējo relativitāti un kvantu mehāniku, kļūstot par vienotas “visa teorijas” pamatu.

https://kripto.media/vai-melnajiem-caurumiem-piemit-unikalas-un-divainas-kvantu-ipasibas/