Սև խոռոչները կարող են դառնալ քվանտային ձգողության տեսության ստեղծման բանալին՝ ժամանակակից ֆիզիկայի «Սուրբ Գրաալը», որը կմիավորի Էյնշտեյնի ընդհանուր հարաբերականության տեսությունը (ԸՀՏ) և քվանտային մեխանիկան: 2025 թվականի հունիսի 19-ին A Letters Journal Exploring the Frontiers of Physics ամսագրում հրապարակված նոր հետազոտությունը առաջարկում է հեղափոխական մոտեցում. ԸՀՏ-ի հավասարումներին քվանտային ուղղումները թույլ են տալիս նորովի նկարագրել սև խոռոչները՝ բացելով ճանապարհ դեպի ֆիզիկայի երկու հիմնական տեսությունների վաղուց սպասված միավորում: Պատմում ենք, թե ինչպե՞ս է սա աշխատում և ինչո՞ւ են սև խոռոչները մնում առեղծված:

Սև խոռոչներ. որտե՞ղ են խախտվում ֆիզիկայի օրենքները

Սև խոռոչները տարածության այն տարածքներն են, որտեղ ձգողությունը այնքան ուժեղ է, որ նույնիսկ լույսը չի կարող դուրս գալ: Դրանք առաջին անգամ հայտնվել են որպես ԸՀՏ-ի հավասարումների տեսական լուծումներ, որոնք նկարագրում են ձգողությունը մեծ մասշտաբներով: Սակայն սև խոռոչների կենտրոնում գտնվում է սինգուլյարություն՝ անսահման խտության կետ, որտեղ ԸՀՏ-ի վրա հիմնված ֆիզիկայի օրենքները դադարում են գործել: Սա ցույց է տալիս Էյնշտեյնի տեսության թերի լինելը:

Քվանտային ֆիզիկան, որը կատարյալ նկարագրում է չորս հիմնարար ուժերից երեքը (էլեկտրամագնիսական, ուժեղ և թույլ միջուկային), նույնպես չի կարողանում բացատրել սինգուլյարությունները: «Ընդհանուր հարաբերականության տեսությունը գործում է մակրոսկոպիկ մասշտաբներով, սակայն միկրոսկոպիկ մակարդակներում այն պետք է փոխարինվի քվանտային ձգողության տեսությամբ», - բացատրում է հետազոտության առաջատար հեղինակ Քսավյե Կալմեն՝ Սասեքսի համալսարանից: Նման տեսությունը կմիավորեր ԸՀՏ-ն քվանտային մեխանիկայի հետ, սակայն դրա ստեղծումը մնում է ֆիզիկայի գլխավոր խնդիրներից մեկը:

Սև խոռոչների նոր բաղադրատոմս

Կալմեի թիմը կիրառել է քվանտային ուղղումներ Էյնշտեյնի հավասարումներին՝ ստեղծելով սև խոռոչների մոդելավորման նոր եղանակ: Այս ուղղումները հիմնված են այն ենթադրության վրա, որ ցանկացած քվանտային ձգողության տեսություն մեծ մասշտաբներով պետք է համապատասխանի ԸՀՏ-ին: Օգտագործելով քվանտային դաշտի տեսության մեթոդները՝ գիտնականները հաշվարկել են սև խոռոչների «քվանտային լուծումներ», որոնք տարբերվում են դասականներից:

«Մենք ցույց տվեցինք, որ քվանտային ձգողության մեջ կան սև խոռոչների նոր լուծումներ, որոնք բացակայում են ԸՀՏ-ում, - ասում է Կալմեն: - Սա պարզապես հին մոդելների կատարելագործում չէ, այլ բոլորովին նոր սև խոռոչներ, որոնք գոյություն ունեն քվանտային աշխարհում»: Այս լուծումները նկարագրում են սև խոռոչները իրադարձությունների հորիզոնի մոտ (սահման, որից այն կողմ լույսը չի կարող դուրս գալ) և մեծ հեռավորությունների վրա, բայց ոչ սինգուլյարության մոտ, որտեղ անհրաժեշտ է քվանտային ձգողության ամբողջական տեսություն:

Ինչո՞ւ է սա կարևոր

Սև խոռոչների համար նոր քվանտային լուծումների բացահայտումը քայլ է դեպի քվանտային մեխանիկայի և ձգողության համատեղ աշխատանքի հասկացողություն: Սև խոռոչները դրա համար իդեալական լաբորատորիա են, քանի որ նրանք միավորում են ծայրահեղ պայմաններ, որտեղ երկու տեսություններն էլ ձախողվում են: Սակայն կան սահմանափակումներ.

• Դիտարկումներ: Աստղաֆիզիկական սև խոռոչները չափազանց հեռու են, որպեսզի կարելի լինի տարբերակել՝ դրանք նկարագրվում են դասական, թե քվանտային լուծումներով: Մեծ հեռավորությունների վրա երկու մոդելներն էլ համընկնում են:
• Սինգուլյարություններ: Քվանտային ուղղումները դեռևս չեն բացատրում, թե ինչ է տեղի ունենում սև խոռոչի կենտրոնում, որտեղ պահանջվում է ամբողջական տեսություն:
• Փորձեր: Քվանտային ձգողությունը ստուգելը բարդ է, քանի որ, ի տարբերություն լարային տեսության (որը ենթադրում է 11 չափողություն), վարկածը ուղղակիորեն հաստատելու միջոց չկա:

Կալմեն ընդգծում է, որ իրենց մոտեցումը չի պահանջում քվանտային ձգողության ամբողջ տեսության իմացություն, ինչը դարձնում է այն յուրահատուկ: «Մենք կարող ենք հաշվարկել ուղղումներ, որոնք պետք է ճիշտ լինեն ցանկացած քվանտային ձգողության տեսության համար», - ավելացնում է նա:

Համատեքստ. քվանտային ձգողության որոնումներ

ԸՀՏ-ի և քվանտային ֆիզիկայի միավորման խնդիրը քննարկվում է տասնամյակներ շարունակ: Լարային տեսությունը, որը մասնիկները փոխարինում է 11 չափողություններում թրթռացող «լարերով», համարվում է առաջատար թեկնածու, սակայն չունի փորձարարական հաստատումներ: Այլընտրանքները, ինչպիսին է օղակային քվանտային ձգողությունը, նույնպես դեռ չեն լուծել խնդիրը:

Հեռանկարներ. ի՞նչ է հաջորդում

Կալմեի հետազոտությունը բացում է նոր հարցեր.

• Ինչպե՞ս տարբերակել քվանտային սև խոռոչները դասականներից: Հնարավոր է՝ ապագա հեռադիտակները, ինչպիսին է Event Horizon Telescope-ը, կարողանան նկատել տարբերություններ իրադարձությունների հորիզոնի մոտ:
• Կարո՞ղ են քվանտային ուղղումները բացատրել այլ անոմալիաներ, օրինակ՝ մութ նյութի վարքը:
• Կխթանի՞ արդյոք սա նոր փորձերի ստեղծումը, օրինակ՝ սև խոռոչների մոդելավորումը լաբորատոր պայմաններում:

Վարկածները ստուգելու համար պահանջվում են ավելի զգայուն գործիքներ և, հնարավոր է, սև խոռոչների միաձուլումներից առաջացած գրավիտացիոն ալիքների վերլուծություն: NASA-ն և ESA-ն պլանավորում են առաքելություններ, ինչպիսին է LISA-ն (մեկնարկը՝ 2035), որոնք կարող են նոր տվյալներ տրամադրել:

Եզրակացություն

Նոր հետազոտությունն առաջարկում է հեղափոխական հայացք սև խոռոչների վրա՝ Էյնշտեյնի հավասարումներին ավելացնելով քվանտային ուղղումներ և ստեղծելով այս առեղծվածային օբյեկտների «քվանտային բաղադրատոմս»: Թեև սինգուլյարությունները դեռևս մնում են անհասանելի, Քսավյե Կալմեի և նրա թիմի աշխատանքը ֆիզիկոսներին մոտեցնում է քվանտային ձգողության տեսության ստեղծմանը՝ «Սուրբ Գրաալին», որը կմիավորի մակրո- և միկրոաշխարհը: Սև խոռոչները շարունակում են պահպանել իրենց գաղտնիքները, բայց դրանց ուսումնասիրությունը կարող է դառնալ Տիեզերքի հիմնարար օրենքների հասկանալու բանալին: