Новое исследование предлагает радикальную возможность: черные дыры могут не быть окончательными космическими тупиками, в которые мы когда-то верили. Напротив, при определенных условиях они могут превращаться в свои теоретические аналоги — белые дыры, что может привести к обращению вспять самого времени.

Одна из величайших загадок черных дыр — что происходит с материей и информацией, когда они проходят горизонт событий. Согласно общей теории относительности, они исчезают в сингулярности — точке бесконечной плотности, где разрушается известная физика. Но квантовая механика, управляющая микроскопическим миром, ставит эту идею под сомнение. Время, как мы его понимаем, не должно просто остановиться — оно должно каким-то образом эволюционировать.

Физик Штеффен Гилен из Шеффилдского университета вместе с физиком-теоретиком Люсией Менендес-Пидаль из Мадридского университета Комплутенсе представили концепцию, которая по-новому определяет время внутри черных дыр. В их исследовании говорится о том, что темная энергия, таинственная сила, ускоряющая расширение Вселенной, может служить истинным мерилом времени.

«Мы предлагаем, чтобы время измерялось темной энергией, которая находится повсюду во Вселенной и отвечает за ее текущее расширение. Это ключевая новая идея, которая позволяет нам понять явления, происходящие внутри черной дыры», — объясняет Гилен.

Могут ли черные дыры превращаться в белые дыры?

Черные дыры рождаются в результате гибели массивных звезд, разрушаясь под действием собственной гравитации, пока не образуют горизонт событий — границу, за которую ничто не выходит. Обычная мудрость гласит, что все, что туда попадает, теряется навсегда.

Однако исследователи предполагают, что в глубине черной дыры вместо неизбежной сингулярности могут происходить экстремальные квантовые флуктуации. Эти флуктуации могут действовать как «отскок», превращая черную дыру в белую дыру — образование, которое, вместо того чтобы втягивать материю, с силой выбрасывает ее наружу.

Математика, стоящая за идеей

Исследователи разработали свою теорию на основе плоских черных дыр — упрощенной математической модели в отрицательно искривленном пространстве анти-де Ситтера. Хотя эта модель не описывает напрямую реальные черные дыры, она позволяет физикам более эффективно применять квантовую механику.

Согласно этой модели, вместо того чтобы достичь сингулярности, материя внутри черной дыры испытывает сильную квантовую турбулентность. Это возмущение изменяет природу времени, не давая ему застыть и позволяя превратиться в белую дыру.

Хотя идея превращения черных дыр в белые интригует, нет никаких наблюдательных доказательств того, что такие переходы действительно происходят. Ученые давно предполагают, что некоторые необъяснимые космические явления — например, быстрые радиовсплески — могут быть связаны с белыми дырами, но подтверждения этому нет.

Более того, хотя данное исследование предлагает новую математическую основу, оно не утверждает, что белые дыры существуют. Вместо этого оно предлагает новый подход к пониманию экстремальных условий внутри черных дыр и того, как могут взаимодействовать относительность и квантовая механика.

Шаг на пути к объединению физики?

Одной из самых больших проблем в физике является объединение общей теории относительности, которая управляет крупномасштабными космическими структурами, с квантовой механикой, которая управляет микроскопическим миром. Черные дыры находятся в самом центре этой борьбы.

Если квантовые флуктуации смогут предотвратить возникновение сингулярностей и привести к трансформации в белые дыры, это может дать новые подсказки о том, как эти две противоположные структуры могут сосуществовать.

Пока что эта идея остается чисто теоретической. Но поскольку физики продолжают расширять границы нашего понимания, однажды мы можем обнаружить, что черные дыры — это не просто космические тюрьмы, а порталы к чему-то совершенно новому.

Более глубокое понимание времени внутри черных дыр имеет далеко идущие последствия для космологии. Если темная энергия действительно является мерилом времени, то это может изменить наше представление об эволюции Вселенной. Вполне возможно, что темная энергия не является постоянной силой, а меняется со временем, что влияет на судьбу Вселенной.

Новая модель предлагает перспективные пути для изучения взаимодействия гравитации и квантовой механики в экстремальных условиях. Она позволяет по-новому взглянуть на фундаментальные вопросы о природе пространства и времени, открывая новые горизонты для теоретических исследований.

Несмотря на то, что теория о трансформации черных дыр в белые дыры остается спекулятивной, она стимулирует дальнейшие исследования и эксперименты. Ученые продолжают искать доказательства существования белых дыр и изучать их возможную связь с другими космическими явлениями.

В конечном счете, разгадка тайн черных дыр может привести к революции в нашем понимании Вселенной. Исследования Штеффена Гилена и Люсии Менендес-Пидаль являются важным шагом на этом пути, предлагая новые инструменты и перспективы для решения одной из самых сложных проблем в современной физике.