Οι μαύρες τρύπες βρίσκονται εδώ και καιρό στο προσκήνιο ως ουράνια αντικείμενα από τα οποία τίποτα, ούτε καν το φως, δεν μπορεί να ξεφύγει. Ωστόσο, οι θεωρητικοί φυσικοί προτείνουν ένα λιγότερο κατανοητό αλλά εξίσου συναρπαστικό αντίστοιχο: το λευκή τρύπα.
Σε αντίθεση με τις μαύρες τρύπες, που προσελκύουν την ύλη, οι λευκές τρύπες θα την απωθούνταν.
Τι είναι οι λευκές τρύπες;
Στην αστροφυσική, μια λευκή τρύπα είναι ένα θεωρητικό φαινόμενο στο οποίο η ύλη και το φως διαφεύγουν από μια συγκεκριμένη περιοχή του χώρου αντί να έλκονται σε αυτήν. Είναι το ακριβώς αντίθετο από μια μαύρη τρύπα.
Ίσως γνωρίζετε ήδη ότι μια μαύρη τρύπα είναι μια περιοχή του διαστήματος όπου η βαρύτητα είναι τόσο ισχυρή που η ταχύτητα διαφυγής υπερβαίνει την ταχύτητα του φωτός, καθιστώντας αδύνατη τη διαφυγή του φωτός.
Η ταχύτητα διαφυγής είναι η ταχύτητα που θα πρέπει να ταξιδέψει ένα πράγμα για να ξεφύγει από το βαρυτικό πεδίο ενός πλανήτη όπως η Γη και αντ’ αυτού να ταξιδέψει στο διάστημα.
Η θεωρητική βάση των λευκών τρυπών
Η ιδέα μιας λευκής τρύπας έχει τις ρίζες της στη λύση Schwarzschild για τις μαύρες τρύπες, που πήρε το όνομά της από τον Γερμανό φυσικό και αστρονόμο Karl Schwarzschild, ο οποίος τη διατύπωσε ως απάντηση στη γενική θεωρία της σχετικότητας του Einstein.
Όταν ο Schwarzschild διατύπωσε εξισώσεις για να περιγράψει τις μαύρες τρύπες, συνειδητοποίησε ότι οι λευκές τρύπες θα μπορούσαν να υπάρχουν σύμφωνα με τους ίδιους φυσικούς νόμους που ισχύουν για τις μαύρες τρύπες.
Η επέκταση των λύσεων μαύρης τρύπας με μια αναλλοίωτη χρονική αντιστροφή μεταμόρφωσε τη μοναδικότητα της μαύρης τρύπας σε μια ιδιομορφία λευκής τρύπας – μια περιοχή που διώχνει αντί να έλκει την ύλη.
Στο πλαίσιο της φυσικής, χρονική αντιστροφή σημαίνει να φανταζόμαστε ένα σενάριο στο οποίο ο χρόνος ρέει προς τα πίσω και η αλληλουχία των γεγονότων αντιστρέφεται.
Η λύση του Schwarzschild στις εξισώσεις του Αϊνστάιν περιγράφει μια ιδιομορφία σημείου που περιβάλλεται από έναν ορίζοντα γεγονότων.
Η γενική θεωρία της σχετικότητας του Αϊνστάιν
Η γενική θεωρία της σχετικότητας του Αϊνστάιν είναι μια θεωρία της βαρύτητας και δεν την περιγράφει ως δύναμη μεταξύ αντικειμένων όπως η θεωρία του Νεύτωνα, αλλά ως καμπυλότητα του χώρου και του χρόνου που προκαλείται από τη μάζα και την ενέργεια.
Σύμφωνα με αυτή τη γενική θεωρία της σχετικότητας, οι πλανήτες, τα αστέρια και άλλα τεράστια αντικείμενα καμπυλώνουν τον χώρο γύρω τους και αντιλαμβανόμαστε αυτή την καμπυλότητα του χώρου ως βαρύτητα.
Ουσιαστικά, τα αντικείμενα κινούνται κατά μήκος αυτών των καμπυλοτήτων στο διάστημα, γι’ αυτό, για παράδειγμα, η Γη περιφέρεται γύρω από τον Ήλιο.
Τι είναι η μοναδικότητα σημείου;
Μοναδικότητα σημείου είναι ένα μέρος στο χώρο όπου ορισμένες ποσότητες (όπως η πυκνότητα ή η βαρύτητα) γίνονται απείρως μεγάλες.
Με πιο απλά λόγια, είναι σαν ένα σημείο στο οποίο όλα όσα μπορούμε να φανταστούμε σε ολόκληρο το σύμπαν – συμπεριλαμβανομένων των ίδιων των νόμων της φυσικής – καταρρέουν επειδή τα πάντα συμπιέζονται σε έναν αφάνταστα μικρό χώρο.
Οι φυσικοί συχνά χρησιμοποιούν αυτή την έννοια για να περιγράψουν τον πυρήνα μιας μαύρης τρύπας, όπου όλη η μάζα της συγκεντρώνεται σε ένα μόνο σημείο.
Τι είναι ο ορίζοντας γεγονότων;
Ένας ορίζοντας γεγονότων είναι ουσιαστικά ένα όριο γύρω από μια μαύρη τρύπα πέρα από την οποία τίποτα δεν μπορεί να ξεφύγει – ούτε καν το φως.
Σκεφτείτε το ως ένα σημείο χωρίς επιστροφή. Μόλις κάτι ξεπεράσει αυτό το όριο, σύρεται στη μαύρη τρύπα και δεν έχει καμία πιθανότητα να βγει έξω. Αυτό κάνει τον ορίζοντα γεγονότων το πιο εξωτερικό στρώμα μιας μαύρης τρύπας, ορίζοντας το όριο στο οποίο η βαρυτική έλξη της γίνεται πολύ ισχυρή για να διαφύγει οτιδήποτε.
Όπως θεωρούσε ο Schwarzschild, στην περίεργη περίπτωση της αντιστροφής του χρόνου, όπως σε μια λευκή τρύπα, αυτός ο ορίζοντας γεγονότων γίνεται ένα όριο από το οποίο η ύλη και το φως μπορούν να διεισδύσουν μόνο δραπετεύει, δεν απορροφάται.
Κβαντικές σκέψεις για τις λευκές τρύπες
Όταν οι λευκές τρύπες θεωρούνται έννοιες στο βασίλειο της κλασικής βαρύτητας και της κβαντικής βαρύτητας, αυτές οι ιδέες επεκτείνονται ακόμη περισσότερο.
Εκτός από τις θεωρίες της κβαντικής βαρύτητας, η κβαντομηχανική προβλέπει φαινόμενα όπως η ακτινοβολία Hawking, όπου οι μαύρες τρύπες εκπέμπουν ακτινοβολία κοντά στον ορίζοντα γεγονότων λόγω κβαντικών επιδράσεων.
Εφαρμόζοντας χρονική αντιστροφή σε αυτές τις διαδικασίες, ορισμένοι επιστήμονες εικάζουν ότι οι λευκές τρύπες θα μπορούσαν παρομοίως να εκπέμπουν ύλη και φως, ως φυσική διαδικασία που αντανακλά την ακτινοβολία Hawking.
Υπάρχουν λευκές τρύπες;
Το ερώτημα εάν υπάρχουν λευκές τρύπες είναι γεμάτο προκλήσεις. Δεν υπάρχουν παρατηρητικές αποδείξεις που να αποδεικνύουν άμεσα την ύπαρξη τέτοιων αντικειμένων στο παρατηρήσιμο σύμπαν.
Ωστόσο, η θεωρητική φυσική προσφέρει σενάρια στα οποία θα μπορούσαν θεωρητικά να εμφανιστούν λευκές τρύπες. Μια πιθανότητα είναι κατά τη διάρκεια του κοσμικού πληθωρισμού, ή μιας «μεγάλης έκρηξης», στο πρώιμο σύμπαν, όπου η ακραία διαστολή θα μπορούσε να έχει επεκτείνει περιοχές του χωροχρόνου, δημιουργώντας λευκές τρύπες.
Μια άλλη συναρπαστική ιδέα είναι η θεωρία της μεγάλης αναπήδησης, η οποία υποδηλώνει ότι το σύμπαν μας ξεκίνησε ως μια λευκή τρύπα που σχηματίστηκε από τα υπολείμματα ενός σύμπαντος γονέα που καταρρέει.
Θεωρία κβαντικής βαρύτητας βρόχου
Ο Andrew Hamilton, ένας αστροφυσικός, προτείνει ότι οι λευκές τρύπες, εάν υπάρχουν, θα μπορούσαν να είναι υπολείμματα υπερμεγέθων μαύρων τρυπών που έχουν υποστεί μετασχηματισμό κβαντικής βαρύτητας, αντιστρέφοντας τον ρόλο τους από την απορρόφηση μάζας και ενέργειας στην αποβολή μάζας και ενέργειας. Αυτή η θεωρία ονομάζεται κβαντική βαρύτητα βρόχου.
Αυτός ο μετασχηματισμός θα μπορούσε ενδεχομένως να συμβεί υπό την επίδραση της σκοτεινής ενέργειας ή της σκοτεινής ύλης, που είναι γνωστό ότι επηρεάζουν το σύμπαν. Ωστόσο, οι φυσικοί εξακολουθούν να μην έχουν ξεκάθαρη κατανόηση του πώς η σκοτεινή ύλη αλληλεπιδρά με τα στοιχειώδη σωματίδια.
Συνδέσεις με άλλα θεωρητικά πλαίσια
Η διερεύνηση της έννοιας των λευκών τρυπών αγγίζει αρκετούς άλλους τομείς της φυσικής. Για παράδειγμα, ο βαρυτικός φακός – ένα φαινόμενο στο οποίο το φως κάμπτεται γύρω από ογκώδη αντικείμενα όπως οι μαύρες τρύπες – θα μπορούσε παρομοίως να ισχύει για τις λευκές τρύπες, αλλάζοντας την αντίληψή μας για το χώρο πίσω από αυτές.
Επιπλέον, η ιδέα ενός μωρού σύμπαντος που πιθανώς γεννιέται από τα εξωτερικά στρώματα ενός γονικού σύμπαντος μέσω μιας λευκής τρύπας συνδέεται στενά με τη θεωρία του πολυσύμπαντος και υποδηλώνει ότι το σύμπαν μας θα μπορούσε να είναι μόνο ένα από τα πολλά.
Οι λευκές τρύπες προκαλούν επίσης την κατανόησή μας για τη θερμική ισορροπία στο σύμπαν.
Επειδή εκπέμπουν ενέργεια και ύλη αντί να την απορροφούν, θα μπορούσαν θεωρητικά να χρησιμεύσουν ως κοσμικοί σπόροι, κατανέμοντας την πυκνότητα ενέργειας και τα θεμελιώδη σωματίδια σε όλο το σύμπαν, επηρεάζοντας τον σχηματισμό και την εξέλιξη των γαλαξιών με τρόπους θεμελιωδώς διαφορετικούς από αυτούς των μαύρων τρυπών.
Δημιουργήσαμε αυτό το άρθρο σε συνδυασμό με την τεχνολογία AI και, στη συνέχεια, βεβαιωθήκαμε ότι ελέγχθηκε και επεξεργάστηκε από έναν επεξεργαστή HowStuffWorks.
Πρωτότυπο άρθρο: Τι είναι μια λευκή τρύπα; Υπάρχει το κοσμικό φαινόμενο;
Πνευματικά δικαιώματα © 2024 HowStuffWorks, ένα τμήμα της InfoSpace Holdings, LLC, μια εταιρεία System1