В секи е чувал за черните дупки – загадъчните космически обекти, които поглъщат огромни количества материя и могат да разкъсат всяка звезда. Те са неизменна част от научната фантастика, като са им приписвани всевъзможни свойства.
Според някои с тяхна помощ може да се пътува в пространството и времето, а други ги считат за портали към паралелни измерения. Истината е, че те продължават да бъдат истинска мистерия, за която учените не знаят почти нищо.
Curious Kids: Can black holes become white holes? https://t.co/BJ4KbQEV2H pic.twitter.com/KPcWapddB2
— SPACE.com (@SPACEdotcom) February 27, 2022
А знаете ли, че според някои експерти съществуват не само черни, но и бели дупки? Какво всъщност представляват те и защо се предполага, че могат да изиграят ключова роля в развитието на съвременната физика?
Черна или бяла дупка?
Белите дупки представляват теоретични космически обекти, които функционират по обратния начин на черните дупки. Какво означава това? На първо място, както нищо не може да „избяга“ от една черна дупка, така нищо не може да влезе в бяла дупка.
Редица учени посочват, че идеята за тяхното съществуване на практика е част от Общата теория на относителността. Наскоро обаче някои изследователи започнаха да задават въпроса дали черните и белите дупки всъщност не са двете страни на една и съща монета.
Нека си представим, че в далечното бъдеще екипажът на някой космически кораб забележи бяла дупка. Астронавтите вероятно ще се изненадат, тъй като тя ще изглежда точно като черна дупка. Те ще забележат, че обектът има маса и може да се върти. На всичкото отгоре е много вероятно да се окаже, че пръстен от прах и газ се е събрал около хоризонта на събития (границата, отвъд която нищо не може да се измъкне от мощната гравитация на черната дупка). Астронавтите все пак решават да почакат малко и да се вгледат по-внимателно в странния обект. Изведнъж се случва нещо неочаквано – той започва да бълва някаква материя.
„Само в подобен момент, когато се наблюдава подобно изхвърляне, можем да кажем, че става въпрос за бяла дупка“, отбелязва теоретичният физик Карло Ровели.
Учените описват тези хипотетични обекти като черни дупки, за които времето тече в обратна посока. Те отбелязват, че хоризонтът на събитията на белите дупки може да бъде определен като „най-ексклузивния клуб в цялата Вселена“, тъй като никой не може да го прекрачи. Това, което се намира в белите дупки, може да ги напусне и да взаимодейства с външния свят, но самата вътрешност е недостъпна и откъсната от миналото на Вселената. Казано по друг начин: нито едно външно събитие не може да въздейства на това, което се намира вътре в белите дупки.
Do white holes exist? https://t.co/t6HGftVNvD
— Discover Magazine (@DiscoverMag) September 26, 2021
„Мисълта, че може да съществува сингулярност (точка в центъра на черна дупка, в която според учените се нарушава непрекъснатостта на пространство-времето) в миналото, която въздейства върху външния свят, е доста обезпокоителна“, обяснява Джеймс Бардийн, професор от Вашингтонския университет, който е един от най-видните изследователи на черните дупки.
Краткият живот на белите дупки
Общата теория на относителността може и да подкрепя идеята, че съществуват бели дупки, но никой няма представа как всъщност се образуват подобни обекти.
Всеизвестен факт е, че черните дупки се раждат след смъртта на масивни звезди. Ако приемем, че при белите дупки времето тече обратно, то това означава, че от хоризонт на събитията трябва да се появи нова звезда. Еквивалент на подобен процес би бил превръщането на един вкусен омлет, който сме си направили за обяд, обратно в две цели яйца.
Това противоречи на Втория закон на термодинамиката, според който ентропията на една система се увеличава с времето – т.е. тя става все по-хаотична.
Дори и да приемем, че е възможно някъде да се появи огромна бяла дупка, то нейното съществуване едва ли ще продължи дълго време. Причината е, че материята, която тя изхвърля, в някакъв момент неизбежно ще се сблъска с тази, която обикаля около нея. В резултат цялата система ще се свие в черна дупка.
The existence of white holes may settle one of physics’ biggest debates pic.twitter.com/4xNb9CyL6X
— Seeker (@Seeker) December 27, 2021
„Смятам, че вероятността да съществува дълголетна бяла дупка е на практика нулева“, отбелязва теоретичният физик Хал Хагард.
Въпроси с повишена трудност
През 70-те години на миналия век гениалният астрофизик Стивън Хокинг представя една революционна теория, според която черните дупки излъчват различни елементарни частици. Имайки предвид закона за запазване на енергията, при този процес тяхната маса намалява – т.е. черните дупки се „изпаряват“.
Но ако това действително се случва и тези мистериозни обекти умират, какво се случва с информацията, което са погълнали? Според квантовата механика, тя няма как да бъде изтрита.
„Как умират черните дупки? Нямаме представа. А как се раждат белите дупки? Възможно е това да се случва в резултат на смъртта на черните дупки“, смята Ровели и добавя: „Двата въпроса могат да бъдат обединени по един отличен начин, но това ще е в разрез с уравненията, залегнали в основата на Общата теория на относителността“.
Според него съществува хипотетичен сценарий, при който дадена черна дупка става толкова малка, че вече не се подчинява на нито един физичен закон, а на ниво елементарни частици настъпва т. нар. квантова случайност. Именно тогава тя може да се трансформира в бяла дупка, голяма колкото човешки косъм.
Въпросният обект няма да има „гравитационната драма“ на своя предшественик, но във вътрешността му ще е скрита цялата информация, погълната от някогашната черна дупка, обяснява Хагард. Твърде малка, за да привлече каквато и да е материя, бялата дупка може да оцелее достатъчно дълго, за да „изплюе“ въпросната информация.
'The Big Bounce?' — Sean Carroll explains new theories about the origins of the universe https://t.co/eTb2LWTurU pic.twitter.com/0kPuaoQ4UQ
— Financial Times (@FT) March 19, 2017
Според някои учени един ден Вселената ще изобилства от подобни обекти. Това би могло да се случи след трилиони години, когато всички звезди и черни дупки изчезнат. „Честно казано, това е една от най-смелите и далечни прогнози, които изобщо могат да бъдат направени“, добавя Хагард.
Големият отскок
А дали е възможно да сме заобиколени от доказателства за съществуването на бели дупки, без дори да го осъзнаваме? Според някои учени експлозията от енергия и материя, известна като Големия взрив, напомня изключително много на поведението на подобен обект.
„Геометрията е много сходна в двата случая. Дори може да се каже, че в известна степен те са математически идентични“, смята Хагард.
Космолозите свързват това с теорията за Големия отскок, според която Вселената се разширява и свива в изключително дълги периоди от време (това означава, че предполагаемият Голям взрив е резултат от смъртта на предишна Вселена).
Ровели на свой ред предполага, че някои мощни изблици на радиовълни представляват следи от малки черни дупки, останали от Големия взрив, които постепенно се превръщат в бели дупки. Тази теория, обаче, изглежда все по-неправдоподобна. „Изследванията трябва да продължат. Данните, които събираме, може да не са това, което сме очаквали, но едно нещо е безспорно – потенциалните последици от откриването на бели дупки са наистина вълнуващи“, заключава Хагард.
Още от автора:
Парадоксите, свързани с пътуването във времето
Сблъсъкът, който ще промени завинаги нашата галактика
Очаквай неочакваното: Какво представлява теорията на хаоса
