Κρύσταλλοι του χώρου και του χρόνου: Ένα δομικό φαινόμενο που μπορεί να μετατραπεί και να καταλήξει σε μικροσκοπικές μαύρες τρύπες

 

Μια ομάδα από τη Βιέννη και τη Φρανκφούρτη βρήκε έναν τύπο που περιγράφει ένα παράξενο φαινόμενο: Ο χώρος και ο χρόνος μπορούν να σχηματίσουν ένα είδος « κρυστάλλου » που μπορεί να μετατραπεί σε μαύρη τρύπα. Τα αποτελέσματα περιγράφονται στο Physical Review Letters .

Παράλληλα με τις διάσημες γιγάντιες μαύρες τρύπες, η φυσική επιτρέπει και μικροσκοπικές εκδοχές. Αυτές προκύπτουν από τις λεγόμενες κρίσιμες καταστάσεις, όταν ο χωροχρόνος οργανώνεται σε μια κανονική, κρυσταλλική δομή κατά τη διάρκεια μιας διαδικασίας γνωστής ως κρίσιμης κατάρρευσης. Μια ομάδα από το Πανεπιστήμιο Γκαίτε της Φρανκφούρτης και το TU Wien κατάφερε τώρα, για πρώτη φορά, να περιγράψει αυτό το φαινόμενο με έναν ακριβή μαθηματικό τύπο χρησιμοποιώντας ένα ασυνήθιστο μαθηματικό κόλπο.

 

Οι μαύρες τρύπες συνήθως σχηματίζονται σε θεαματικά γεγονότα, όπως ο θάνατος ενός τεράστιου άστρου. Θεωρητικά, όμως, είναι πιθανές και αυθαίρετα μικρές μαύρες τρύπες: μικροσκοπικά μικροσκοπικά αντικείμενα που μπορούν να αναδυθούν από ειδικές κρίσιμες καταστάσεις μετά την παραμικρή προσθήκη ενέργειας. Τέτοιες καταστάσεις μπορεί να υπήρχαν λίγο μετά τη Μεγάλη Έκρηξη, όταν το σύμπαν ήταν ακόμα ένα χαοτικό μείγμα σωματιδίων, δημιουργώντας ενδεχομένως τις λεγόμενες αρχέγονες μαύρες τρύπες .

 

Η θεωρητική πιθανότητα τέτοιων κρίσιμων δομών είχε ήδη αποδειχθεί σε προσομοιώσεις υπολογιστών. Τώρα, ερευνητές από το Πανεπιστήμιο Γκαίτε της Φρανκφούρτης και το TU Wien κατάφεραν να επιβεβαιώσουν αυτά τα αποτελέσματα με έναν μαθηματικό τύπο - χρησιμοποιώντας μόνο χαρτί και μολύβι.

 

Κρίσιμη κατάρρευση

 

« Μερικές φορές μια μικροσκοπική, φαινομενικά ασήμαντη αιτία είναι αρκετή για να προκαλέσει μια τεράστια και δραματική τροποποίηση », λέει ο καθηγητής Daniel Grumiller από το TU Wien. « Πάρτε για παράδειγμα το υγρό νερό στους μηδέν βαθμούς Κελσίου. Μια πολύ μικρή τροποποίηση είναι αρκετή για να παγώσει το νερό. Τα μόρια του νερού στη συνέχεια διατάσσονται αυθόρμητα σε ένα κανονικό μοτίβο και σχηματίζουν έναν κρύσταλλο πάγου ».

 

Σύμφωνα με τη θεωρία της σχετικότητας του Άλμπερτ Αϊνστάιν, κάτι πολύ παρόμοιο μπορεί να συμβεί στον χώρο και τον χρόνο. Κάθε φορά που τα σωματίδια κινούνται από το ένα μέρος στο άλλο, επηρεάζουν τον ίδιο τον χωροχρόνο. « Λέμε ότι ο χωροχρόνος καμπυλώνεται από τη μάζα », εξηγεί ο Κρίστιαν Έκερ από το Ινστιτούτο Θεωρητικής Φυσικής στο Πανεπιστήμιο Γκαίτε της Φρανκφούρτης. « Μεγάλα αντικείμενα όπως τα αστέρια καμπυλώνουν έντονα τον χωροχρόνο - για παράδειγμα, μπορούμε να το παρατηρήσουμε αυτό όταν οι ακτίνες φωτός εκτρέπονται από τα ογκώδη αστέρια. Αλλά και οι μικρότερες μάζες παράγουν καμπυλότητα χωροχρόνου, απλώς σε μικρότερο βαθμό ».

 

Ακριβώς όπως η φυσική επιτρέπει στα μόρια του νερού να σχηματίζουν έναν κανονικό κρύσταλλο από άτακτο υγρό νερό, η σχετικότητα επιτρέπει στην καμπυλότητα του χωροχρόνου να οργανωθεί σε μια κανονική δομή - ένα επαναλαμβανόμενο μοτίβο στον χώρο και τον χρόνο. Αναδύεται ένα είδος « χωροχρονικού κρυστάλλου ». Οι φυσικοί αναφέρονται στη διαδικασία που οδηγεί σε αυτήν την κατάσταση ως κρίσιμη κατάρρευση.

 

« Αυτός ο χωροχρονικός κρύσταλλος είναι ένα πολύ ιδιόμορφο και συναρπαστικό αντικείμενο », λέει ο Grumiller. « Είναι ένα είδος ενδιάμεσης κατάστασης, ένα ασταθές σημείο που μπορεί να εξελιχθεί σε δύο διαφορετικές κατευθύνσεις. Μπορεί απλώς να διαλυθεί ξανά, αφήνοντας πίσω του τον συνηθισμένο χωροχρόνο γεμάτο με ελεύθερα κινούμενα σωματίδια. Αλλά αν προστεθεί μια ελάχιστη ποσότητα ενέργειας, η εξέλιξη ακολουθεί μια εντελώς διαφορετική πορεία: ο δυσδιάκριτος χωροχρονικός κρύσταλλος μετατρέπεται σε μαύρη τρύπα ».

 

Επιβεβαίωση μιας παλιάς υπόθεσης

 

Οι προσομοιώσεις σε υπολογιστές είχαν ήδη υποδείξει από το 1993 ότι οι μαύρες τρύπες μπορεί να σχηματίζονται αυθόρμητα με αυτόν τον τρόπο. Έκτοτε, οι ερευνητές προσπάθησαν να περιγράψουν τη διαδικασία μαθηματικά και να εξαγάγουν τους σωστούς τύπους - αλλά αυτό αποδείχθηκε εξαιρετικά δύσκολο. Η ομάδα από τη Βιέννη και τη Φρανκφούρτη έλυσε τώρα το πρόβλημα χρησιμοποιώντας ένα αξιοσημείωτο κόλπο.

 

« Το σύμπαν μας έχει τέσσερις διαστάσεις – τρεις διαστάσεις του χώρου και μία διάσταση του χρόνου », εξηγεί ο Κρίστιαν Έκερ. « Αλλά κατ' αρχήν, τίποτα δεν μας εμποδίζει να γράφουμε φυσικές εξισώσεις για μεγαλύτερο αριθμό διαστάσεων – πέντε διαστάσεις, σαράντα δύο διαστάσεις ή ακόμα και άπειρες ».

 

Θα περίμενε κανείς ότι η θεωρία θα γινόταν πολύ πιο περίπλοκη με αυτόν τον τρόπο, αλλά αυτό δεν ισχύει απαραίτητα. Η ομάδα έδειξε ότι, στο όριο των ατελείωτων διαστάσεων, ορισμένα εξαιρετικά πολύπλοκα ερωτήματα γίνονται εκπληκτικά απλά. Το επόμενο βήμα είναι να ελεγχθεί εάν η λύση μπορεί να μεταφραστεί ξανά σε μικρότερο αριθμό διαστάσεων. Με αυτόν τον τρόπο, οι ερευνητές μπόρεσαν να αποκτήσουν γνώσεις για το τετραδιάστατο σύμπαν μας κάνοντας μια παράκαμψη μέσα από ένα υποθετικό σύμπαν με ατελείωτες διαστάσεις.

 

« Η τεχνική μας αποδεικνύεται αξιοσημείωτα σταθερή. Ανάλογα με την επιθυμητή ακρίβεια, μπορούμε να βελτιώσουμε συστηματικά τους τύπους μας χρησιμοποιώντας πρόσθετες μεθόδους προσέγγισης », λέει ο Florian Ecker από το TU Wien. « Αυτό μας δίνει μια νέα μέθοδο για τη μελέτη φαινομένων που σχετίζονται με τις μαύρες τρύπες, τα οποία προηγουμένως δεν μπορούσαν να αναλυθούν αναλυτικά ».

 

ΠΗΓΗ yogaesoteric : https://yogaesoteric.net/en/crystals-of-space-and-time-a-structural-phenomenon-that-may-collapse-into-tiny-black-holes/