Okazuje się, że struktury te wcale nie przypominają gładkich przejść znanych z filmów science fiction. Zamiast tego badacze z USA i Argentyny odkryli długą, segmentową formację, którą nazwali gąsienicą Einsteina-Rosena. To fascynujące odkrycie może pomóc w rozwiązaniu jednego z najtrudniejszych problemów współczesnej fizyki – połączenia teorii grawitacji z mechaniką kwantową.
Tunel czasoprzestrzenny jak gąsienica
Nazwa nie jest przypadkowa i nawiązuje do klasycznego mostu Einsteina-Rosena, teoretycznej struktury łączącej różne punkty w czasoprzestrzeni. Nowo odkryta formacja różni się jednak znacząco od tego wyobrażenia. Jej nieregularny, segmentowy kształt rzeczywiście przywodzi na myśl gąsienicę, co stanowi wyraźne odejście od dotychczasowych koncepcji.
Czytaj też: Rewolucja w sercu M87. Czarna dziura wywróciła nasze teorie do góry nogami
Co ciekawe, badacze wykorzystali zaawansowane symulacje komputerowe do zaszyfrowania kwantowego połączenia między parą czarnych dziur. Dzięki temu mogli przeanalizować, jak wygląda wspólna przestrzeń wewnętrzna między tymi obiektami. Wyniki okazały się zaskakujące – im bardziej losowy i chaotyczny jest stan kwantowy czarnych dziur, tym dłuższa i bardziej złożona staje się łącząca je struktura.
To prowadzi do kluczowego spostrzeżenia: istnieje bezpośredni matematyczny związek między chaosem kwantowym a geometrią tunelu. System ewidentnie musiał przyjąć taką wyboistą, wydłużoną formę, aby zachować stabilność podczas kwantowego chaosu. To doskonały przykład tego, jak zasady mechaniki kwantowej mogą bezpośrednio wpływać na kształt samej czasoprzestrzeni.
Odkrycie, opisane w Physical Review Letters , ma poważne konsekwencje dla jednego z najbardziej kontrowersyjnych problemów w fizyce teoretycznej – paradoksu ściany ognia. Ten koncept sugerował, że czasoprzestrzeń wewnątrz czarnej dziury może być gwałtownie przerwana, tworząc rodzaj niewidzialnej bariery niszczącej wszystko, co się do niej zbliży. Nowe badania przedstawiają jednak zupełnie inny obraz.
W modelach stworzonych przez naukowców, nawet przy ekstremalnie chaotycznym splątaniu kwantowym, tunel czasoprzestrzenny pozostaje przewidywalnym i stabilnym przejściem. Co więcej, wewnątrz tej struktury nadal obowiązują klasyczne prawa grawitacji Einsteina. To sugeruje, że wnętrze czarnej dziury może być mniej gwałtowne i bardziej uporządkowane, niż zakładał paradoks ściany ognia.
Kolejnym ważnym aspektem jest wsparcie, jakie te badania zapewniają hipotezie ER=EPR. Brzmi ona może abstrakcyjnie, ale ma fundamentalne znaczenie dla fizyki. Mówiąc najprościej, hipoteza ta zakłada, że splątanie kwantowe i tunele czasoprzestrzenne to dwie strony tego samego medalu – różne sposoby opisywania identycznego zjawiska.
Gdyby hipoteza się potwierdziła, byłby to ogromny krok w kierunku zunifikowania teorii grawitacji Einsteina z zasadami mechaniki kwantowej. To wyzwanie, nad którym naukowcy pracują od dziesięcioleci, a gąsienica Einsteina-Rosena może okazać się kluczem do zrozumienia, jak te dwie fundamentalne teorie współgrają ze sobą w ekstremalnych warunkach panujących wewnątrz czarnych dziur.