نسبیت عام اینشتین در سیاهچاله پنج بعدی 'نقض' می شود

به گزارش ایرنا از پایگاه خبری بی بی سی ورلد، پژوهشگران دانشگاه های کمبریج و کوئین مری لندن با استفاده از ابر کامپیوتر ملی کیهان شناسی (COSMOS) و به کارگیری شیوه های شبیه سازی و کدهای کامپیوتری جدید، سیاهچاله ای مجازی به شکل یک حلقه بسیار نازک ایجاد کردند، به این ترتیب آنها سیاهچاله ای بدون ویژگی های یک سیاهچاله معمولی خلق کردند.

بر اساس این شبیه سازی، این سیاهچاله حلقوی باریک می تواند دچار برجستگی هایی شود که به هم متصل هستند و با گذشت زمان رشته هایی که این برجستگی ها را به هم متصل می کند، به تدریج نازک شده و سرانجام به قدری نازک می شود که به مجموعه ای از سیاهچاله های مینیاتوری تبدیل می شود.
فیزیکدانان نظری در سال 2002 سیاهچاله های حلقوی را کشف کردند، اما این نخستین بار است که خواص آنها با استفاده از ابرکامپیوتر شبیه سازی شده است.
اگر چنین سیاهچاله هایی واقعا شکل بگیرند معادلاتی که نسبیت عام بر آنها استوار است، باطل خواهند شد.

نسبیت عام و تکینگی
نسبیت عام اساس درک ما از گرانش است، از تخمین سن ستارگان گرفته تا استفاده از جی پی اس GPS، همه بر اساس نسبیت عام اینشتین هستند.
به زبان ساده، نسبیت عام می گوید وقتی جرم وجود داشته باشد، در فضا-زمان خمیدگی ایجاد می کند و ما به این خمیدگی، گرانش می گوییم.
اگر جرم به اندازه کافی فشرده شود با خمیده کردن شدید فضا و زمان باعث تشکیل سیاهچاله می شود. گرانش سیاهچاله چنان عظیم است که همه چیز را به دام می اندازد و هیچ چیز نمی تواند از آن بگریزد؛ حتی نور و امواج الکترومغناطیسی.
بر اساس نسبیت عام، در مرکز سیاهچاله، گرانش و به تبع آن خمیدگی فضا زمان، بی نهایت می شود که به آن تکینگی گرانشی می گویند.
به نقطه بی بازگشتی که آن سوی آن دیگر هیچ چیز نمی تواند از گرانش سیاهچاله بگریزد، افق رویداد می گویند، هیچ ناظر خارجی نمی تواند فراسوی این افق رویداد را ببیند چون هیچ چیز حتی نور نمی تواند از آن بگذرد و به آن سو راه پیدا کند؛ بنابراین هر چه در افق رویداد قرار دارد از جمله تکینگی و نور مستقیما قابل مشاهده نیستند.
تکینگی جایی است که گرانش به حدی می رسد که قوانین فیزیک دیگر صادق نیستند و فضا-زمان بی معنا می شود. چون هیچ چیز از جمله نور نمی تواند از سیاهچاله خارج شود.
بنا به تعریف، نوعی از تکینگی می تواند از بیرون دیده شود که به آن تکینگی برهنه (پیدا) می گویند، اما بر اساس نظریه سانسور کیهانی که راجر پنروز مطرح کرد، بجز بیگ بنگ (مه بانگ) تکینگی برهنه وجود ندارد.
اگر نظریه سانسور کیهانی درست باشد نسبیت عام هم همیشه صادق است.
در صد سالی که از معرفی نسبیت عام گذشته است، آزمایش ها همگی بر این نظریه مهر تأیید زنده اند، اما این نظریه هم مثل بسیاری دیگر از نظریه های علمی دیگر محدودیت هایی دارد، از همه مهمتر وقتی موضوع تکینگی برهنه پیش می آید.
نسبیت عام تا وقتی که تکینگی پشت افق رویداد مخفی است کاملا صادق است، اما اگر تکینگی پشت افق رویداد مخفی نباشد و دیده شود، یعنی تکینگی برهنه، نسبیت عام دیگر صدق نمی کند.
به گفته مارکوس کونش، یکی از نویسندگان این تحقیق، 'تا زمانی که معادلات سانسور کیهانی معتبر باشند، ما با خیال راحت می توانیم آینده را بیرون سیاهچاله پیش بینی کنیم. چون ما در فیزیک در نهایت سعی می کنیم که بر اساس شناختمان از وضعیت فعلی کائنات، آینده را پیش بینی کنیم.'
اما اگر تکینگی برهنه بیرون افق رویداد وجود داشته باشد چه؟ اگر چنین شود این تکینگی پیدا و دیده خواهد شد، این یعنی جسمی با چگالی بی نهایت، چگالی بی نهایت هم یعنی اینکه تمام قوانین فعلی فیزیک فعلی دیگر به درد نمی خورند.
اما در فیزیک نظری این پیش فرض مطرح است که تکینگی برهنه در ابعاد بالاتر می تواند وجود داشته باشد.
بر اساس برخی شاخه های فیزیک نظری از جمله نظریه ریسمان، جهان می تواند تا یازده بعد داشته باشد. ابعاد بالاتر می توانند عظیم و گسترده باشند یا چنان ریز و در خود پیچیده که قابل ردیابی نباشند.
بشر طول و عرض و ارتفاع را مستقیما و فضا-زمان را به طور غیر مستقیم درک می کند، اما درک ابعاد بالاتر فقط در انرژی های خیلی زیاد امکان پذیر است، مثل آزمایش هایی که در شتابدهنده هادرونی بزرگ در سرن سوییس انجام می شود.
نسبیت عام خود پیش بینی نمی کند جهان چند بعد دارد از این رو فیزیکدانان سعی می کنند نسبیت عام را در ابعاد بالاتر مطالعه کنند تا ببینند آیا نسبیت عام همچنان صادق می ماند یا نه.
آنچه محققان داشنگاه کمبریج و کوئین مری نشان داده اند، این است که در جهانی پنج بعدی نسبیت عام دیگر صادق نیست و تکینگی برهنه ظاهر خواهد شد و نظریه سانسور کیهانی باطل می شود.
ساران تونیاسوووناکول یکی از پژوهشگران این تحقیق می گوید اگر سانسور کیهانی در ابعاد بالاتر صادق نباشد 'ما باید بررسی کنیم و ببینیم دنیای چهار بعدی چه خاصیتی دارد که این نظریه در آن صادق است.'
اکثر فیزیکدانان معتقدند که سانسور کیهانی در دنیای چهار بعدی صادق است اما اگر این نظریه رد شود؛ باید راهی تازه برای توضیح جهان هستی یافت؛ یکی از گزینه ها گرانش کوآنتومی است.

No tags for this post.