În mijlocul fiecărei găuri negre și la începutul timpului – adică exact la Big Bang – există un loc misterios unde legile fizicii par să nu mai funcționeze. Aceste puncte extreme sunt cunoscute sub numele de singularități, regiuni de densitate infinită, în care spațiul și timpul se prăbușesc. Deși nu le putem observa direct, oamenii de știință cred că acolo s-ar putea ascunde răspunsuri la cele mai mari întrebări ale fizicii, relatează QuantaMagazine.
Cercetătorii vor să înțeleagă mai bine ce se întâmplă în interiorul acestor puncte-limită ale Universului. Scopul lor? Să unească cele două mari teorii care descriu lumea noastră, teoria relativității a lui Einstein, care explică gravitația și cosmosul la scară mare, și mecanica cuantică, care guvernează particulele subatomice. Pentru ca această reconciliere a fizicii să aibă loc, trebuie mai întâi înțeles ce se întâmplă în jurul singularităților.
Un blender cosmic numit „Mixmaster”
Prin anii ’60, oamenii de știință au început să se întrebe dacă interiorul găurilor negre nu este cumva un tărâm haotic, un loc unde spațiul și timpul se întind și se comprimă la întâmplare. Fizicianul Charles Misner a numit această regiune „universul Mixmaster”, inspirat de mixer de bucătărie. Ideea era că un astronaut care ar cădea într-o gaură neagră ar fi „amestecat” precum albușul și gălbenușul într-un ou bătut.
Chiar și Kip Thorne, celebrul fizician care a câștigat Premiul Nobel și care a contribuit la filmul Interstellar,, a vorbit despre această analogie. Problema era că ecuațiile gravitaționale care descriau aceste fenomene erau atât de complexe, încât nu puteau fi rezolvate cu mijloacele matematice din acea vreme.
O descoperire salvatoare din URSS
În acea perioadă, un grup de cercetători sovietici, Evgheniy Lifshiț, Vladimir Belinski și Isaak Kalatnikov, a reușit să rezolve o variantă a acestor ecuații chiar în apropierea singularităților.
Ei au arătat că spațiul nu se comportă ordonat, ci într-un mod complet haotic. Mai exact, se dilată într-o direcție și se contractă în celelalte două, iar acest proces se repetă aleatoriu. Descoperirea a fost trimisă în secret în Vest, de teama cenzurii sovietice, și a fost imediat recunoscută ca un progres major.
Această idee, cunoscută azi sub numele de modelul BKL, a arătat că haosul din apropierea singularităților nu este un accident, ci o parte esențială a structurii găurilor negre.
Fiecare punct din spațiu se comportă ca un univers separat
Unul dintre cele mai fascinante rezultate ale acestor cercetări este ideea de „decuplare”. În apropierea singularităților, fiecare punct din spațiu începe să se comporte ca și cum ar fi singur, fără legătură cu celelalte. Gravitația devine atât de intensă încât spațiul și timpul încep să se distorsioneze în moduri complet imprevizibile, dar într-un mod care urmează totuși reguli subtile.
Abia în ultimii 20 de ani, cu ajutorul noilor tehnologii și simulări pe supercomputere, oamenii de știință au început să confirme aceste ipoteze. Ce părea cândva un scenariu pur teoretic a devenit treptat o imagine tot mai clară a realității.
Cum să studiezi invizibilul
Problema este că nimeni nu poate vedea ce se află cu adevărat în interiorul unei găuri negre. Și asta pentru că orice informație este „înghițită” de orizontul evenimentelor. Dar fizicienii au găsit o cale ingenioasă de a studia aceste regiuni, printr-o teorie numită AdS/CFT, propusă în 1997 de Juan Maldacena.
Pe scurt, această idee permite ca un spațiu tridimensional (ca interiorul unei găuri negre) să fie descris printr-o versiune bidimensională de la „marginea” Universului. Ca și cum ai înțelege ce e într-o cutie doar uitându-te la imaginea de pe ambalaj.
Cercetători precum Sean Hartnoll folosesc această abordare pentru a analiza comportamentele haotice din găurile negre, în speranța de a descoperi o „ordine ascunsă” în haosul aparent.
Un pas mai aproape de o teorie a totului
Deși suntem departe de a înțelege pe deplin ce se întâmplă în inima unei găuri negre, aceste cercetări par să indice că haosul observat nu este o greșeală sau o anomalie, ci o cheie pentru înțelegerea profundă a Universului.
Dacă fizicienii reușesc să descifreze legile care guvernează comportamentul materiei și al spațiului în aceste condiții extreme, am putea fi martorii nașterii unei noi teorii care să unească relativitatea cu mecanica cuantică, o teorie unificată care să explice totul, de la cele mai mari galaxii până la cele mai mici particule.
Către o teorie unificată a Universului
Cercetările despre haosul din jurul singularităților și despre cum gravitația și mecanica cuantică pot fi reconciliate continuă să adâncească înțelegerea noastră asupra universului.
De la Big Bang până la moartea stelelor masive, singularitățile apar acolo unde Universul atinge limitele sale. Înțelegerea lor ar putea însemna, în cele din urmă, înțelegerea întregii realități.
Descoperirile recente sugerează că misterele găurilor negre ar putea deține cheia unei noi fizici, care ar putea în cele din urmă răspunde la întrebări fundamentale despre natura realității, spațiul și timpul. Și poate, într-o zi, chiar și a ceea ce se află dincolo.
