Експертам з Пенсільванського університету в США та Атомного центру в Сан-Карлос-де-Барилочі в Аргентині вдалося розгадати одну з таємниць чорних дірок. З'явилися дані їхнього звіту.
Фахівці створили нову модель мікростанів чорної дірки, яка пояснювала б походження ентропії, тобто ступеня безладу, всередині них.
Вчені нагадують про те, що в 1970-х роках було запропоновано формулу ентропії Бекенштейна-Хокінга, яка описує термодинаміку чорних дірок. З неї випливало, що чорні дірки мають ентропію, пропорційну площі їхніх горизонтів.
У той самий час, відповідно до статистичної фізики, розробленої Больцманом і Гіббсом наприкінці ХІХ століття, ентропія системи пов'язані з кількістю мікроскопічних змін, мають однаковий макроскопічне опис.
Для прикладу, кажуть дослідники, крапля фарби, що впала у воду у склянці, спочатку має низьку ентропію, але при розчиненні ентропія системи зростає, тому що існує безліч способів розмістити молекули фарби так, щоб вода у склянці стала забарвленою.
Інформується про те, що в квантово-механічному світі ентропія пов'язана з мікростанами, що знаходяться в суперпозиції, які у великих масштабах дають одні й ті самі характеристики.
Повідомляється, що стосовно чорних дірок виділити мікростани дуже проблематично, оскільки дані об'єкти повністю описуються лише кількома параметрами, що спостерігаються - масою, пов'язаною з площею горизонту подій, і спином, що характеризує швидкість обертання, - тоді як інші ховаються під горизонтом подій.
Уточнюється також, що до цього часу були роботи з пояснення ентропії чорних дірок у альтернативних всесвітах з великою кількістю вимірювань, де зовнішні властивості чорних дірок залежали від різних видів магнітних та електричних полів.
У роботі йдеться про те, що для пояснення ентропії чорної діри у звичайній всесвіті, позбавленої додаткових вимірів, вчені тепер розробили нову теоретичну основу.
Була представлена модель мікростанів чорної діри, що описуються колапсом пилових оболонок усередині чорної діри.
Крім цього, було запропоновано метод підрахунку різних комбінацій мікростанів, що перебувають у суперпозиції.
Пояснюється, що такими мікростанами є різні геометрії простору-часу, і вони можуть перекриватися один з одним через виникнення квантово-механічних червоточинів, що пов'язують віддалені області простору.
Продемонстровано, що якщо враховувати ефект від червоточин, то в будь-якому всесвіті, що містить матерію та гравітацію, ентропія чорної дірки прямо пропорційна площі її обрії подій, як це припускали Бекенштейн і Хокінг.
Наголошується, що ентропія чорних дірок може описуватися класичними фізичними теоріями матерії та геометрії простору-часу.
До цього вчене співтовариство очікувало, що подібна модель обов'язково вимагатиме інструментарій квантової теорії гравітації, як-от теорія струн.
У майбутньому планується розширити та збагатити свій опис мікростанів чорної діри, вивчивши, за яких обставин спостерігач за обрієм подій може визначити, в якому стані знаходиться чорна діра.
Раніше вчені знайшли найдавнішу чорну дірку .
