Oleh itu, anda akan melompat ke lubang hitam. Apa yang boleh ditunggu-tunggu - menentang semua kemungkinan - anda terus hidup? Di manakah anda akan berakhir dan apa kisah-kisah yang menggembirakan yang anda akan dapat menghargai jika anda berjaya mengejar kembali jalan anda?
Jawapan mudah kepada semua soalan ini adalah, seperti yang dijelaskan oleh Profesor Richard Massey, "Siapa tahu?" Sebagai seorang penyelidik Royal Society di Institut Pengkomputeran Kosmologi di Durham University, Massey sedar sepenuhnya bahawa misteri-liang lubang hitam berjalan mendalam. "Jatuh di hujung acara secara literal melangkaui tabir - apabila seseorang jatuh melewatinya, tiada siapa yang dapat menghantar mesej kembali," katanya. "Mereka akan diterkam oleh graviti yang besar, jadi saya ragu-ragu siapa yang jatuh melalui mana-mana sahaja."
Sekiranya ia kelihatan seperti mengecewakan - dan menyakitkan - jawapannya, maka ia dijangkakan. Sejak teori relativiti umum Albert Einstein dianggap telah meramalkan lubang hitam dengan menghubungkan ruang masa dengan tindakan graviti, diketahui bahawa lubang hitam hasil daripada kematian bintang besar yang meninggalkan teras sisa yang kecil dan padat. Dengan menganggap teras ini mempunyai lebih daripada tiga kali jisim matahari, graviti akan mengatasi tahap sedemikian sehingga ia akan jatuh ke dalam satu titik, atau singulariti, yang difahami sebagai lubang hitam yang sangat padat.
Lubang hitam yang tidak boleh didiami akan mempunyai tarikan graviti yang begitu kuat sehingga tidak dapat menghindarinya. Oleh itu, sekiranya anda mendapati diri anda berada di tempat kejadian - titik di mana cahaya dan perkara hanya boleh masuk ke dalam, seperti yang dicadangkan oleh ahli astronomi Jerman Karl Schwarzschild - tidak ada pelarian. Menurut Massey, kekuatan pasang surut akan mengurangkan tubuh anda menjadi helaian atom (atau 'spaghettifikasi', kerana ia juga diketahui) dan objek akhirnya akan hancur pada keistimewaan. Idea bahawa anda boleh keluar di suatu tempat - mungkin di sisi lain - nampaknya sangat fantastik.
Bagaimana pula dengan lubang cacing?
Atau inikah? Selama bertahun-tahun saintis telah melihat kemungkinan bahawa lubang hitam boleh menjadi lubang cacing ke galaksi lain. Mereka mungkin juga, seperti yang telah dicadangkan oleh beberapa, jalan ke alam semesta yang lain.
Idea sedemikian telah terapung untuk seketika: Einstein bekerjasama dengan Nathan Rosen untuk mengetengahkan jambatan yang menghubungkan dua titik yang berbeza dalam ruang masa pada tahun 1935. Tetapi ia mendapat beberapa landasan baru dalam tahun 1980an ketika ahli fizik Kip Thorne - salah satu daripada dunia pakar terkemuka mengenai implikasi astrofizik teori relativiti umum Einstein - menimbulkan perbincangan tentang sama ada benda dapat melaluinya secara fizikal.
"Membaca buku popular Kip Thorne mengenai ulat cacing adalah yang pertama kali membuat saya teruja tentang fizik sebagai seorang kanak-kanak," kata Massey. Tetapi ia tidak kelihatan bahawa terdapat cacing.
Malah, Thorne, yang meminjamkan nasihat pakarnya kepada pasukan pengeluaran untuk filem Hollywood, Interstellar, menulis: "Kami tidak melihat benda-benda di alam semesta kita yang boleh menjadi cacing ketika mereka berusia," dalam bukunya "The Science of Interstellar" (WW Norton dan Syarikat, 2014). Thorne memberitahu Space.com bahawa perjalanan melalui terowong teori ini kemungkinan besar akan kekal sebagai fiksyen sains, dan tentunya tidak ada bukti kukuh bahawa lubang hitam boleh membenarkan laluan sedemikian.
Tetapi, masalahnya ialah kita tidak boleh mendekatinya untuk melihat sendiri. Kenapa, kita tidak boleh mengambil gambar apa-apa yang berlaku di dalam lubang hitam - jika cahaya tidak dapat melepaskan graviti yang besar, maka tiada apa yang dapat ditangkap oleh kamera. Seperti yang diandaikan, teori menunjukkan bahawa apa-apa yang melampaui cakrawala acara hanya ditambah ke lubang hitam dan, lebih-lebih lagi, kerana masa mengganggu rapat dengan sempadan ini, ini akan kelihatan sangat perlahan, jadi jawapannya tidak akan cepat akan datang.
"Saya fikir kisah standard adalah bahawa mereka membawa kepada penghujung masa," kata Douglas Finkbeiner, profesor astronomi dan fizik di Universiti Harvard. "Seorang pemerhati yang jauh tidak akan melihat rakan angkasawan mereka terjatuh ke dalam lubang hitam, mereka akan mendapat redder dan fainter ketika mereka mendekati hujung acara, tetapi kawan itu jatuh tepat, ke tempat di luar 'selama-lamanya.' Apa pun maksudnya. "
Mungkin lubang hitam membawa kepada lubang putih
Sudah tentu, jika lubang hitam membawa kepada bahagian lain galaksi atau alam semesta lain, perlu ada sesuatu yang bertentangan dengan mereka di sisi lain. Bolehkah ini menjadi lubang putih - teori yang dikemukakan oleh kosmologi Rusia, Igor Novikov pada tahun 1964? Novikov mengesyorkan bahawa lubang hitam menghubungkan ke lubang putih yang ada di masa lalu. Tidak seperti lubang hitam, lubang putih akan membolehkan cahaya dan perkara meninggalkan, tetapi cahaya dan perkara tidak dapat masuk.
Para saintis terus menerus meneroka sambungan yang berpotensi antara lubang hitam dan putih. Dalam kajian 2014 mereka yang diterbitkan dalam jurnal Physical Review D, ahli fizik Carlo Rovelli dan Hal M. Haggard mendakwa bahawa "ada metrik klasik yang memuaskan persamaan Einstein di luar rantau ruang masa yang terbatas di mana masalah runtuh ke dalam lubang hitam dan kemudian muncul dari lubang sementara. " Dalam erti kata lain, semua lubang hitam material yang telah ditelan boleh dimuntahkan, dan lubang hitam boleh menjadi lubang putih apabila mereka mati.
Jauh daripada memusnahkan maklumat yang menyerapnya, kejatuhan lubang hitam akan dihentikan. Sebaliknya ia akan mengalami bouncing kuantum, yang membolehkan maklumat untuk melarikan diri. Sekiranya ini berlaku, ia akan memberi sedikit gambaran mengenai cadangan oleh bekas ahli kosmologi Universiti Cambridge dan ahli fizik teori Stephen Hawking yang, pada tahun 1970-an, meneroka kemungkinan bahawa lubang hitam memancarkan zarah dan radiasi - haba terma - hasil daripada turun naik kuantum .
"Hawking berkata lubang hitam tidak kekal selama-lamanya," kata Finkbeiner. Hawking mengira bahawa radiasi akan menyebabkan lubang hitam kehilangan tenaga, mengecil dan hilang, seperti yang diterangkan dalam kertas 1976nya yang diterbitkan dalam Kajian Fizikal D. Memandangkan tuntutannya bahawa radiasi yang dipancarkan akan menjadi rawak dan tidak mengandungi maklumat tentang apa yang telah jatuh, lubang hitam, apabila letupannya, akan memadamkan banyak maklumat.
Ini bermakna idea Hawking adalah bertentangan dengan teori kuantum, yang mengatakan maklumat tidak boleh dimusnahkan. Fizik menyatakan maklumat hanya menjadi lebih sukar untuk dijumpai kerana, sekiranya ia hilang, menjadi mustahil untuk mengetahui masa lalu atau masa depan. Idea Hawking membawa kepada 'paradoks maklumat lubang hitam' dan ia telah lama memikirkan para saintis. Ada yang mengatakan bahawa Hawking hanya salah, dan orang itu sendiri mengisytiharkan dia telah membuat kesilapan semasa persidangan saintifik di Dublin pada tahun 2004.
Jadi, adakah kita kembali kepada konsep lubang hitam memancarkan maklumat yang dipelihara dan membuangnya kembali melalui lubang putih? Mungkin. Dalam kajian 2013 mereka yang diterbitkan dalam Surat Peninjauan Fizikal, Jorge Pullin di Louisiana State University dan Rodolfo Gambini di Universiti Republik di Montevideo, Uruguay, menggunakan graviti kuantum gelung ke lubang hitam dan mendapati bahawa graviti meningkat ke arah inti tetapi dikurangkan dan dimonopoli apa sahaja yang masuk ke rantau lain alam semesta. Hasilnya memberikan kepercayaan tambahan kepada idea lubang hitam yang berfungsi sebagai portal. Dalam kajian ini, keistimewaan tidak wujud, dan oleh itu ia tidak membentuk halangan yang tidak dapat ditembusi yang akhirnya menghancurkan apa yang ia hadapi. Ini juga bermakna bahawa maklumat tidak hilang.
Mungkin lubang hitam tidak pergi ke mana-mana
Namun ahli fizik Ahmed Almheiri, Donald Marolf, Joseph Polchinski dan James Sully masih percaya Hawking mungkin telah melakukan sesuatu. Mereka bekerja pada teori yang dikenali sebagai firewall AMPS, atau hipotesis firewall lubang hitam. Dengan pengiraan mereka, mekanik kuantum dapat dengan mudah mengubah cakrawala acara ke dalam dinding api gergasi dan apa-apa yang datang ke sentuhan akan terbakar dalam sekejap. Dalam erti kata itu, lubang hitam tidak membawa apa-apa kerana tidak ada yang dapat masuk ke dalamnya.
Walau bagaimanapun, ini melanggar teori relativiti umum Einstein. Seseorang yang menyeberangi tayangan acara tidak sepatutnya merasakan apa-apa kesusahan yang besar kerana sesuatu objek akan jatuh bebas dan, berdasarkan prinsip kesetaraan, objek itu - atau orang - tidak akan merasakan kesan graviti ekstrem. Ia boleh mengikuti undang-undang fizik yang ada di tempat lain di alam semesta, tetapi walaupun ia tidak menentang prinsip Einstein ia akan merosakkan teori medan kuantum atau mencadangkan maklumat yang boleh hilang.
Lubang hitam ketidakpastian
Langkah ke hadapan Hawking sekali lagi. Pada tahun 2014, beliau menerbitkan sebuah kajian di mana beliau menghilangkan kewujudan cakera acara - yang bermaksud tidak ada apa-apa untuk membakar - mengatakan kejatuhan graviti akan menghasilkan 'cakrawala jelas' sebaliknya.
Ufuk ini akan menggantung sinar cahaya yang cuba bergerak dari inti lubang hitam, dan akan berterusan untuk "tempoh masa." Dalam pemikiran semula, cakrawala jelas untuk sementara mengekalkan bahan dan tenaga sebelum melarutkan dan melepaskan mereka kemudian ke garisan. Penjelasan ini paling sesuai dengan teori kuantum - yang mengatakan maklumat tidak boleh dimusnahkan - dan, jika pernah terbukti, ia menunjukkan bahawa apa pun boleh melarikan diri dari lubang hitam.
Hawking pergi sejauh mengatakan lubang hitam mungkin tidak wujud. "Lubang hitam harus ditakrifkan semula sebagai medan-medan terikat metastabil dari medan graviti," tulisnya. Tiada keistimewaan, dan sementara medan yang jelas akan bergerak ke dalam akibat graviti, ia tidak akan sampai ke pusat dan akan disatukan dalam massa yang padat.
Namun apa-apa yang dipancarkan tidak akan berupa maklumat yang ditelan. Tidak mustahil untuk memikirkan apa yang masuk dengan melihat apa yang keluar, yang menyebabkan masalahnya sendiri - paling tidak untuk, katakan, manusia yang mendapati dirinya berada dalam kedudukan yang membimbangkan. Mereka tidak akan berasa sama lagi!
Satu perkara yang pasti, misteri tertentu ini akan menelan banyak lagi jam saintifik untuk masa yang lama untuk datang. Rovelli dan Francesca Vidotto baru-baru ini mencadangkan bahawa komponen bahan gelap boleh dibentuk oleh sisa-sisa lubang hitam yang menguap, dan kertas Hawking pada lubang hitam dan 'rambut lembut' dikeluarkan pada tahun 2018, dan menggambarkan bagaimana zarah sifar tenaga ditinggalkan di sekitar titik Tidak ada pulangan, ufuk peristiwa - idea yang mencadangkan maklumat tidak hilang tetapi ditangkap.
Ini terbang di hadapan teorema rambut-rambut yang dinyatakan oleh ahli fizik John Archibald Wheeler dan bekerja atas dasar bahawa dua lubang hitam tidak akan dibezakan kepada pemerhati kerana tidak ada satupun fizik zarah istimewa pseudo-charge akan dipelihara. Ini idea yang telah mendapat saintis bercakap, tetapi ada beberapa cara untuk pergi sebelum ia dilihat sebagai jawapan untuk di mana lubang hitam memimpin. Jika hanya kita boleh mencari jalan untuk melompat ke dalam satu.
