اكتشف علماء الفيزياء تطورًا غريبًا في الزمكان يمكن أن يحاكي الثقوب السوداء – طالما اقتربت. قد تكون مكامن الخلل النظرية في نسيج الزمكان ، والتي يطلق عليها اسم “solitons الطوبولوجية” ، كامنة في جميع أنحاء الكون ، ويمكن أن يؤدي العثور عليها إلى دفع فهمنا لفيزياء الكم إلى الأمام ، وفقًا لدراسة جديدة نُشرت في 25 أبريل في مجلة Science. الفحص البدني د.
الثقوب السوداء قد تكون المادة الأكثر إثارة للاشمئزاز التي تم اكتشافها في العلم. تتنبأ نظرية النسبية العامة لأينشتاين بوجودها ، ويعرف علماء الفلك كيف تتشكل: كل ما على نجم هائل أن يفعله هو الانهيار تحت ثقله. مع عدم وجود قوة أخرى متاحة لمعارضتها ، تستمر الجاذبية في سحب كل مواد النجم حتى يتم ضغطها في نقطة صغيرة للغاية. هذا التفرد هو أفق حدث ، حد غير مرئي يمثل حافة الثقب الأسود. كل ما يعبر أفق الحدث لا يمكن أن يغادر.
لكن المشكلة الرئيسية في ذلك هي أن النقاط ذات الكثافة اللانهائية لا يمكن أن توجد بالفعل. لذلك على الرغم من أن النسبية العامة تتنبأ بوجود الثقوب السوداء وتجد العديد من الأجسام الفلكية التي تتصرف وفقًا لنظرية أينشتاين تمامًا ، فإننا نعلم أننا ما زلنا لا نملك الصورة الكاملة. نحن نعلم أنه يجب استبدال النزاهة بشيء أكثر منطقية ، لكننا لا نعرف ما هي.
متعلق ب: هل الثقوب السوداء ثقوب دودية؟
يتطلب العثور عليه فهمًا للجاذبية الشديدة جدًا على مقاييس صغيرة جدًا – تسمى الجاذبية الكمية. حتى الآن ، ليس لدينا نظرية كمية قابلة للتطبيق للجاذبية ، ولكن لدينا العديد من المرشحين. أحد هؤلاء المرشحين نظرية الأوتارنموذج يقترح أن جميع الجسيمات التي يتكون منها كوننا تتكون في الواقع من أوتار متذبذبة صغيرة.
هذه الأوتار لا تهتز فقط في الأبعاد المكانية الثلاثة المعتادة ، لشرح الأنواع المختلفة من الجسيمات التي تسكن كوننا. تتنبأ نظرية الأوتار بوجود أبعاد إضافية ، وكلها تلتف على نفسها على نطاق صغير لا يمكن تفسيره – لا يمكننا القول أن هذه الأبعاد موجودة.
يمكن أن يؤدي انهيار الأبعاد المكانية الزائدة إلى أحجام صغيرة بشكل لا يصدق إلى أشياء مثيرة للاهتمام للغاية.
في الدراسة الجديدة ، اقترح الباحثون أن هذه الأبعاد الإضافية الصغيرة يمكن أن تؤدي إلى عيوب. مثل التجاعيد التي لن تظهر بغض النظر عن مقدار الكي الذي قمت به في قميصك ، فإن هذه العيوب هي عيوب ثابتة ودائمة في نسيج الزمكان – سوليتون طوبولوجي. اقترح الفيزيائيون أن هذه السلتونات تبدو وتتصرف وتشم في الغالب مثل الثقوب السوداء.
درس الباحثون كيف تتصرف أشعة الضوء عند المرور بالقرب من أحد هذه السلتونات. وجدوا أن السوليتون يمكن أن يؤثر على الضوء تمامًا مثل الثقب الأسود. ينحني الضوء حول السوليتون لتشكيل حلقات مدارية مستقرة ، ويلقي السوليتون بظلاله. وبعبارة أخرى ، فإن صور مشهورة من Event Horizon Telescopeفي عام 2019 ، سيكون الثقب الأسود المكبر في M87 * هو نفسه تقريبًا إذا كانت السوليتون في مركز الصورة بدلاً من الثقب الأسود.
لكن عن قرب ، انتهى هذا التقليد. السوليتونات الطوبولوجية ليست تفردات وبالتالي ليس لها حدود للأحداث. يمكنك الاقتراب من السليتون ، ويمكنك دائمًا الخروج إذا أردت (بافتراض أنك قمت بتعبئة وقود كافٍ).
لسوء الحظ ، ليس لدينا ما يكفي من الثقوب السوداء للحفر فيها ، لذلك يمكننا الاعتماد فقط على ملاحظات الأجسام البعيدة. إذا تم اكتشاف أي سلتون طوبولوجي على الإطلاق ، فلن يكون ذلك بمثابة نظرة ثاقبة لطبيعة الجاذبية ، ولكنه سيساعد بشكل مباشر في استكشاف طبيعة الجاذبية الكمومية ونظرية الأوتار.
