Черные дыры уже давно привлекают внимание ученых и вдохновляют собой писателей и кинематографистов. Согласно Общей теории относительности Эйнштейна, любой объект, попавший в черную дыру, неизбежно устремляется к ее центру, сталкиваясь с так называемой сингулярностью — областью, где материя сжимается до бесконечно малой точки, а привычные законы физики прекращают действовать. Однако новое исследование предлагает рассмотреть через призму законов квантовой механики альтернативный сценарий, в котором сингулярность черной дыры является не концом, а, наоборот, началом чего-то нового.
Исследователи использовали в своей работе упрощенную математическую модель черной дыры — так называемую плоскую черную дыру, граница которой представляет собой двумерную поверхность. В отличие от типичных черных дыр, которые имеют сферическую форму, граница плоской черной дыры представляет собой плоскую двумерную поверхность. Ученые предполагают, что законы плоской черной дыры могут применяться и к типичной черной дыре.
Автор работы, доктор Штеффен Гилен из Школы математических и физических наук Шеффилдского университета, объясняет: «Долгое время ученые задавались вопросом, может ли квантовая механика изменить наше понимание черных дыр и помочь раскрыть их истинную природу. В классической физике время, попавшее в черную дыру, перестает существовать, но в квантовой механике время не может просто исчезнуть, поскольку системы постоянно изменяются и развиваются».
Результаты исследования показали, что с помощью законов квантовой механики сингулярность черной дыры заменяется областью больших квантовых флуктуаций — крошечных временных изменений в энергии пространства — где пространство и время не заканчиваются. В результате черная дыра может превращаться в белую дыру — гипотетический объект, который действует в точности наоборот, выбрасывая материю, энергию и даже время обратно во Вселенную.
Помимо этого исследование предлагает радикально новый способ измерения времени — через темную энергию, которая заполняет Вселенную и, как считается, является причиной ее ускоренного расширения. Ученые предположили, что темная энергия может служить своеобразным маркером, с которым можно соотносить понятия энергии и времени. Эта идея позволяет лучше понять процессы, происходящие внутри черных дыр, а также выдвинуть гипотезу о существовании чего-то еще более загадочного за пределами белых дыр.
Если эта теория верна, то можно представить гипотетического наблюдателя, который, пройдя через черную дыру, не исчезнет бесследно, а выйдет с другой стороны — в белой дыре, оказавшись в новой части Вселенной. Конечно, это крайне абстрактная концепция, но она может стать началом новых исследований.
Работа ученых также подчеркивает важность поиска объединенной теории, которая смогла бы связать квантовую механику и гравитацию. Это одно из ключевых направлений современной теоретической физики, и если предложенная модель окажется состоятельной, она может стать важным шагом к созданию фундаментально новой картины устройства Вселенной. Исследования в этом направлении будут продолжены, и, возможно, в будущем мы узнаем, что на самом деле скрывается по ту сторону черных дыр.
