Много от физичните процеси са идеално симетрични във времето. Да вземем за пример махало. Ако гледате заснето на видео движението на махало, няма как да кажете със сигурност, дали клипът се възпроизвежда в нормалното си протичане във времето, или гледате всичко отзад напред. Други процеси обаче не са симетрични. Наясно сме, че махалото в един момент – заради триенето – ще забави хода си и ще спре и така знаем, че то е започнало движението си в някаква по-ранна точка назад във времето. Така се ориентираме във времевите посоки във физиката. Посоката на времето и нашето усещане за това се нарича “Стрела на времето” – термин, въведен от британския астроном Артър Едингтън. Този термин е свързан и с ентропията на Вселената.
Ентропията обикновено се описва като мярка за хаотичността на една система. През законите на термодинамиката ентропията може да бъде описана като количеството енергия, която системата е загубила безвъзвратно. В една изолирана система (като Вселената) ентропията винаги е нарастваща. Поради това мнозина учени са убедени, че трябва да съществува връзка между ентропията и нашето усещане за време. Това се нарича термодинамично време. Ако видим счупено яйце да се “сглобява” отново и цяло да застава на мястото си, ще знаем, че нещо се е объркало.
Ентропията на даден обект е негово нарастващо свойство (увеличава се с обема – по-големите обекти имат по-висока ентропия). През 1974 година обаче, Стивън Хокинг установява, че ентропията на черна дупка е свързана с площта на нейния хоризонт на събитията – границата в пространство-времето, която разделя черната дупка от наблюдателя. Хоризонтът на събитията е границата, след преминаването на която няма завръщане – нищо не може да се върне обратно през този праг.
Това откритие води до дефинирането на холографския принцип, според който цялата информация относно черна дупка в тримерното пространство се прекодира в двумерна плоскост. На същия принцип се създават холографските изображения – илюзията за тримерни образи на база прожектирането на двумерни изображения.
Съществуването на хоризонта на събитията произтича от общата теория за относителността, но математическото му описание води до парадокс. Парадоксалното е, че математически хоризонтът на събитията трябва да “съдържа информацията” за всичко случило се и предстоящо да се случи във Вселената от Големия взрив до нейния край. Това положение води след себе си още усложнения и едно от тях е, че така излиза, че Вселената би следвало да е “предопределена”, а историята й от миналото до бъдещето трябва да е “записана” на “ръба на черните дупка”. Парадоксът не противоречи на наблюдаваното и на предположенията относно физиката на черните дупки. Но пък е лимитиращ фактор, който пречи в крайна сметка да се разбере същността на самите черни дупки и как точно “работят”.
Новото теоретично изследване се опитва да коригира тази “пропаст” във физиката на черните дупки. Основната идея на разработката се опира на холографския принцип. Авторите допускат, че хоризонтът на събитията е холографски екран, хипреплоскост със специфична ентропия. Учените лансират идеята за два вида холографски екрани –холографски екрани на миналото и холографски екрани на бъдещето, като разделянето става по това, дали ентропията вътре в плоскостта нараства или намалява.
“Холографските екрани в известен смисъл са локалните граници на регионите със силни гравитационни полета. Холографските екрани на бъдещето съответстват на гравитационните полета, които събират материята към едно място, … докато холографските екрани на миналото са регионите, в които материята гравитационно се разпръсква…”, разказва пред Phys.org Нета Енгелхард, водещ автор в изследването.
Ако този принцип бъде приложен към Вселената като цяло, стрелата на ентропията е в съответствие с втория закон на термодинамиката. Ентропията се повишава, времето върви напред. Когато принципът се приложи спрямо черна дупка обаче, се случва нещо интересно. Вътре в черната дупка ентропията намалява (нещата стават по-подредени) и от това следва обръщане на термодинамичното време.
Макар да звучи шокиращо, това следствие – и научната разработка, в която то се описва – доказва правотата на постулатите в общата теория на относителността и вероятно предлага решение на един от най-трудните за разрешаване проблеми във физиката на черните дупки.
0 коментара:
Публикуване на коментар