Lubang hitam adalah antara tempat paling misteri di alam semesta; lokasi di mana fabrik ruang dan masa sangat melengkung sehingga tidak dapat dilepaskan dari cahaya. Mengikut teori Einstein mengenai relativiti umum, di pusat mereka terletak keistimewaan, tempat di mana jisim bintang banyak dihancurkan ke dalam volume dengan ukuran sifar yang sama. Walau bagaimanapun, dua kertas fizik baru-baru ini, yang diterbitkan pada Dec.10 dalam jurnal Surat Semula Fizikal dan Kajian Fizikal D, masing-masing, boleh membuat para saintis menimbang semula apa yang kita fikir kita mengetahui tentang lubang hitam. Lubang hitam mungkin tidak akan kekal selama-lamanya, dan mungkin kita benar-benar salah faham sifat mereka dan apa yang mereka lihat di tengah, menurut kertas.
Ujian fizik Einstein
Ahli astronomi dan ahli fizik telah lama berpendapat bahawa idea keistimewaan semestinya salah. Sekiranya objek dengan jisim tidak mempunyai saiz, maka ia mempunyai ketumpatan tak terhingga. Dan, sebanyak penyelidik membuang perkataan "infiniti", infiniti jenis itu tidak wujud. Sebaliknya, apabila anda mengalami infiniti dalam situasi sebenar, fizikal, sains, apa yang sebenarnya bermakna anda telah menolak matematik anda di luar bidang di mana mereka memohon. Anda memerlukan matematik baru.
Sangat mudah untuk memberikan contoh yang biasa ini. Undang-undang graviti Newton mengatakan bahawa kekuatan tarikan graviti berubah sebagai salah satu daripada jarak yang dijanakan antara dua objek. Jadi jika anda mengambil bola yang terletak jauh dari Bumi, ia akan mengalami berat badan tertentu. Kemudian, semasa anda membawanya lebih dekat ke Bumi, berat badan akan meningkat. Mengambil persamaan dengan melampau, ketika anda membawa objek dekat ke tengah bumi, ia akan mengalami kekuatan tak terhingga. Tetapi ia tidak.
Sebaliknya, apabila anda membawa objek dekat dengan permukaan bumi, undang-undang graviti Newton yang mudah tidak lagi berlaku. Anda perlu mengambil kira pengedaran sebenar jisim bumi, dan ini bermakna anda perlu menggunakan persamaan yang berbeza dan lebih kompleks yang meramalkan tingkah laku yang berbeza. Begitu juga, sementara teori relativiti umum meramalkan bahawa keunatan ketumpatan tak terhingga wujud di pusat lubang hitam, ini tidak boleh benar. Pada saiz yang sangat kecil, teori graviti baru mesti dimainkan. Kami mempunyai nama generik untuk teori baru ini: Ia dipanggil graviti kuantum.
Nama graviti kuantum hanya bermaksud "graviti pada skala terkecil," tetapi frasa itu tidak menyiratkan suatu teori tertentu. Walau bagaimanapun, cadangan teori tertentu telah dibuat yang menggambarkan graviti seperti dalam mikrokosmos. Satu cadangan dipanggil graviti kuantum gelung.
Gegaran kuantum gelembung ditentukan secara matematik, dan ia menyatakan kain ruang masa sebagai kisi rangkaian putaran, yang berkembang dari masa ke masa. Rangkaian spin hanyalah rumusan matematik yang menggambarkan bagaimana zarah-zarah dan medan berinteraksi. Dari sudut pandangan yang lebih praktikal, graviti kuantum gelung meramalkan bahawa ruang masa dikalkimumkan, dengan unit atau ruang yang paling kecil atau ruang dan masa, di mana masa ruang tidak boleh dibahagikan lagi.
Gelombang kuantum adalah teori matematik yang sukar yang menentang membuat ramalan yang boleh diuji di dalam lubang hitam. Walau bagaimanapun, Abhay Ashtekar dan Javier Olmedo di Pennsylvania State University dan Parampreet Singh di Louisiana State University telah menggunakan graviti kuantum gelung ke pusat lubang hitam. Mereka mendakwa bahawa hasilnya bukan satu keunggulan.
Pengiraan mereka meramalkan bahawa ruang masa melengkung dengan sangat kuat berhampiran pusat lubang hitam. Hasilnya ialah ruang masa terus ke rantau di masa depan yang mempunyai struktur lubang putih. Lubang putih adalah seperti lubang hitam di belakang, yang bermaksud bahawa tidak seperti lubang hitam, yang menarik masalah, pucuk lubang putih menjadi penting.
Mungkin ada cara lain untuk membayangkan apa yang mereka ramalkan. Adalah diketahui bahawa dalam bidang graviti yang kuat, masa melambatkan. Dan lubang hitam mengandungi medan graviti terkuat di alam semesta. Kerana ini, satu penafsiran yang mungkin tentang kerja baru ini adalah bahawa perkara itu jatuh ke dalam lubang hitam dan kemudian "melantun," menembak massa kembali di seluruh alam semesta. Kerana masa sangat lambat di tengah pusat lubang hitam, proses itu hanya mengambil masa yang sangat besar. Jika penyelidik betul, pada masa depan yang sangat jauh, di mana terdapat lubang hitam sekarang, perkara akan meletus, menyebarkan bahan di seluruh alam semesta.
Seperti biasa dalam sains teoritis, terdapat banyak idea menarik dan provokatif yang tidak benar, dan ini mungkin salah satu daripada mereka. Oleh itu, penting untuk mengetahui sama ada terdapat sokongan eksperimen untuk idea-idea teori seperti ini.
Terdapat beberapa kemungkinan. Para saintis telah mengamati fenomena tenaga yang sangat tinggi di angkasa yang belum dijelaskan sepenuhnya. Satu adalah adanya sinar kosmik tenaga yang sangat tinggi yang melanda atmosfer bumi. Satu lagi adalah apa yang dipanggil "semburan radio cepat," iaitu ketika sejumlah besar tenaga radio diperhatikan dalam masa yang sangat singkat. Kedua-dua fenomena ini boleh, sekurang-kurangnya pada dasarnya, menjadi tandatangan lubang hitam yang beralih ke lubang putih.
Sudah tentu lebih awal untuk menerima idea baru yang menarik ini. Sebaliknya, ia adalah bijak untuk melihat bagaimana pengiraan yang berterusan menggunakan graviti kuantum gelung terungkap. Sekiranya ramalan bertambah baik dan mula kelihatan seperti beberapa fenomena astronomi yang tidak dapat dijelaskan, mungkin hasil yang baru ini akan menerangkan bagaimana graviti kuantum berfungsi dan membentuk semula pemahaman kita tentang masa lalu dan masa depan alam semesta kita.
Don Lincoln adalah seorang penyelidik fizik di Malaysia Fermilab. Beliau adalah pengarang "The Large Hadron Collider: Kisah Luar Biasa Higgs Boson dan Lain-lain Stuff Itu Akan Blow Pikiran Anda"(Johns Hopkins University Press, 2014), dan dia menghasilkan satu siri pendidikan sains video. Ikut dia di Facebook. Pendapat yang dinyatakan dalam ulasan ini adalah beliau.
Don Lincoln menyumbangkan artikel ini kepada Live Science Pakar Suara: Op-Ed & Insights.
