I rapporti sulla morte della singolarità potrebbero essere stati prematuri.
All’inizio di quest’anno, nuove ricerche hanno suggerito una potenziale soluzione a uno degli aspetti più preoccupanti della fisica moderna – che le “singolarità” sembrano esistere nel cuore dei buchi neri.
Da allora l’idea della singolarità buchi neri Per prima cosa è emerso dalle soluzioni alla teoria della gravità di Magnum Opus di Albert Einstein, relatività generale, che fu pubblicato nel 1916. Rappresenta il punto in cui la massa diventa infinitamente densa-così concentrata che la curvatura dello spazio-tempo (l’unificazione a quattro dimensioni dello spazio e del tempo) crea diventa infinita.
Questo era e rimane in qualche modo preoccupante, perché rappresenta una rottura delle leggi della fisica. Grazie alla loro singolarità centrale, i buchi neri non obbediscono alle leggi della fisica – persino alla relatività generale, la teoria che le ha descritte per la prima volta. Questo è un paradosso che non farà per molti fisici, che stanno lavorando duramente per eliminarlo rompendo il Singularità centrale.
Uno di questi è Robie Hennigar, un ricercatore della Durham University in Inghilterra.
“La singolarità è la parte più misteriosa e problematica di un buco nero. È dove i nostri concetti di spazio e tempo non hanno più senso”, ha detto Hennigar Space.com a marzo. “Se i buchi neri non hanno singolarità, allora sono molto più ordinari.”
I buchi neri non si fermano per soluzioni di singolarità
In uno studio pubblicato a febbraio, Hennigar e i suoi colleghi hanno usato una teoria efficace che ha modificato il Equazioni sul campo di Einstein di relatività generale in modo che la gravità si comporta in modo diverso quando lo spazio-tempo è altamente curvo. Questo sostituisce la singolarità centrale con una regione statica altamente deformata situata al centro del buco nero.
Sfortunatamente, questa ricetta di gravità non è per il gusto di molti scienziati, tra cui il fisico teorico polacco Nikodem Poplawski dell’Università di New Haven, che ha detto a Space.com che ha tre problemi principali con la teoria della squadra.
“In primo luogo, il team assume l’esistenza di cinque dimensioni, mentre gli esperimenti e le osservazioni indicano che viviamo in un Spazio a quattro dimensioni“, Ha detto Poplawski. Mentre molte altre teorie che potrebbero spiegare le singolarità si basano anche su dimensioni extra (teoria delle stringhe Ha bisogno di almeno 11!), Nessuna prova di tali dimensioni extra si è ancora presentata.
“In secondo luogo, nel modello del team, l’interno di un buco nero è statico”, ha continuato Poplawski, spiegando che le equazioni del campo gravitazionale prevedono che lo spazio-tempo all’interno del limite esterno di un buco nero, il orizzonte di eventinon può essere statico.
“In terzo luogo, il loro modello aggiunge ad hoc un numero infinito di termini alle equazioni sul campo, allo scopo di eliminare una singolarità”, ha aggiunto Poplawski. “Ciò manca di una solida motivazione fisica, ed è semplicemente un’esplorazione matematica di una teoria della gravità con dimensioni extra.”
La teoria del busto di singolarità differisce da molti altri tentativi di risolvere questo problema, che prendono la via di unire la relatività generale con la fisica quantistica, la nostra migliore teoria dell’universo a livelli subatomici, tentando di produrre una teoria unificante di “gravità quantistica”. Ciò non significa che quelle teorie siano più vicine alla risposta al puzzle di singolarità.
Una delle teorie dell’unificazione più favorite è la teoria delle stringhe, menzionata sopra, che sostituisce le particelle a punta con stringhe vibranti.
“Il problema con la teoria delle stringhe è che richiede dimensioni extra, per le quali non ci sono prove sperimentali”, ha detto Poplawski. “Inoltre, ci sono molte forme di teoria delle stringhe, quindi sarebbe impossibile falsificarla. Un altro problema è che molte forme di teoria delle stringhe richiedono l’esistenza di particelle supersimmetricheper le quali non ci sono prove sperimentali. Di conseguenza, la teoria delle stringhe non è una teoria fisica “.
Poplawski ha aggiunto che i tentativi di eliminare le singolarità del buco nero all’interno di una struttura di fisica classica hanno anche fallito o falliranno perché sono completamente matematici e mancano di ciò che descrive come “profonda motivazione fisica”. Naturalmente, ciò non significa che non vi sia alcun valore nell’esplorazione di idee, come ha fatto la squadra di buscolo della singolarità.
“Potrebbe esserci un certo valore matematico nell’esplorazione di idee come questa”, ha detto Poplawski. “A volte i fisici inventano nuove tecniche matematiche o trovano soluzioni alle equazioni che potrebbero essere utilizzate in altri rami della fisica.”
Quindi Poplawski pensa che l’umanità possa mai scoprire cosa si trova all’interno di un buco nero e chiudere per sempre il libro sulle singolarità che violano la fisica? Sì, ma con un avvertimento.
“Credo che l’umanità scoprirà ciò che sta al cuore di un buco nero solo se ogni buco nero crea un nuovo universo e il nostro L’universo è stato di conseguenza creato in un buco nero“, Ha detto Poplawski, riferendosi a un’ipotesi su cui lavora dal 2010.
“Se il nostro universo fosse stato creato in un buco nero, la sua espansione anticipata potrebbe essere testata con il Sfondo cosmico a microonde radiazioni, e forse in futuro, con neutrini O onde gravitazionaliche potrebbe sondare i tempi precedenti nell’universo, “Poplawski ha continuato”. Altrimenti, non saremmo in grado di capire empiricamente cosa succede all’interno di un buco nero “.
Arrivare in fondo a questo mistero può essere incredibilmente difficile, ma ciò non significa che non dovremmo provare. Poplawski ha citato l’esempio di un altro aspetto della fisica emersa dalla teoria della relatività generale e ha preso grande perseveranza da risolvere: piccole increspature nello spazio-tempo chiamate “onde gravitazionali”.
“Ci sono voluti 100 anni per rilevare onde gravitazionali sulla Terra dopo che Einstein le ha previste dalle sue equazioni di relatività generale”, ha detto Poplawski. “Pertanto, potrebbero essere necessari decenni prima di scoprire cosa succede nei buchi neri.”
