У черных дыр обнаружили невероятное квантовое состояние: чем на самом деле являются эти объекты?
До сих пор квантовая физика и общая теория относительности были непримиримы. Каждая из них по-своему описывает мир в своем масштабе. Но полученное теперь математическое доказательство квантовой природы черных дыр может показать, как эти две теории могут помириться и помочь создать новую грандиозную теорию о том, как Вселенная работает в макро- и микро- масштабах.
Суперпозиция черных дыр
Команда физиков математически продемонстрировала странную причуду, касающуюся того, как эти невероятно плотные объекты могут существовать в состоянии квантовой суперпозиции, одновременно занимая весь спектр возможных характеристик.
Расчеты исследователей показали, что суперпозиции масс в гипотетической черной дыре, называемой черной дырой BTZ, занимают удивительно разные группы масс одновременно. Характеристики любой обычной частицы, такие как спин или импульс, могут существовать в суперпозиции состояний — точное их определение возможно только после того, как их смогли наблюдать.
Там, где некоторые качества, такие как заряд, представлены только в дискретных единицах, масса обычно не квантуется. Это означает, что масса ненаблюдаемой частицы может находиться где угодно в пределах диапазона возможных значений.
Тем не менее, как показывает это исследование, суперпозиция масс, удерживаемых черной дырой, имеет тенденцию отдавать предпочтение некоторым показателям по сравнению с другими, что может быть полезно для моделирования массы квантованным способом. Это может дать нам новую основу для исследования квантово-гравитационных эффектов черных дыр в суперпозиции.
Модели, основанные на определенных типах черных дыр, могут помочь создать единую теорию, которая могла бы объяснить частицы и гравитацию. Например, некоторые эффекты, наблюдаемые вокруг черной дыры, не могут быть описаны в рамках общей теории относительности. Для этого нам нужна квантовая гравитация – единая теория, которая включает в себя оба набора правил и каким-то образом заставляет их работать вместе.
Физики обнаружили у черных дыр свойство, присущее квантовым объектам. Это может означать, что квантовая физика и ОТО вскоре смогут стать одной теорией.