ידענים: זמן | חורים שחורים

מאת 5 בנובמבר 2015 13 תגובות

חורים שחורים ידועים כגופים שמימיים בעלי תכונות מוזרות רבות, כגון התכונה ששום דבר, אפילו לא אור, לא מצליח לברוח מהם. תכונה פחות נודעת, אך לא פחות מוזרה, היא שנראה כי חורים שחורים "יודעים" מראש מה אמור לקרות בעתיד. כך עולה מחקר שפורסם בכתב העת המדעי Physical Review Letters

[תרגום מאת ד"ר נחמני]
חורים שחורים ידועים כגופים שמימיים בעלי תכונות מוזרות רבות, כגון התכונה ששום דבר, אפילו לא אור, לא מצליח לברוח מהם. תכונה פחות נודעת, אך לא פחות מוזרה, היא שנראה כי חורים שחורים "יודעים" מראש מה אמור לקרות בעתיד.

במאמר חדש שפורסם בכתב-העת המדעי Physical Review Letters, החוקר Raphael Bousso, פרופסור מאוניברסיטת קליפורניה בברקלי, ועמיתיו, פרסמו חוק חדש במסגרת תורת היחסות הכללית המבוסס על ההתייחסות לחורים שחורים בתור עצמים גיאומטריים קעורים בשם 'מסכים הולוגרפיים'. "ההגדרה של אופק האירועים בכל הקשור לחורים שחורים הינה מושג מלאכותי שבו משתמשים הפיזיקאים: אופק האירועים מוגדר ביחס למשך זמן עתידי אינסופי, כך שבהגדרתו חור שחור "יודע"' מהו עתידו המלא של היקום", מסביר החוקר הראשי. בתורת היחסות הכללית, אופק האירועים של חור שחור לא ניתן לצפייה על ידי צופה בזמן נתון, ולכן אין כל היגיון ברעיון שהחור השחור יידע מהו העתיד. זו פשוט צורה נוחה לתיאור חורים שחורים".

החוקר מסביר כי מסכים הולוגרפיים מעניינים כל כך בגלל שהם מוגדרים בצורה שתלויה בתכונות מקומיות יותר ואינם נדרשים לכל מידע באשר לעתיד האינסופי. במאמר שלהם, החוקרים מדווחים על חוק חדש הקובע באיזה כיוון שטחו של המסך ההולוגרפי מתגבר, כיוון התלוי בהגדרתו בתור "מסך הולוגרפי בעתיד" או "מסך הולוגרפי בעבר". כפי שמסבירים החוקרים, שני סוגי מסכים אלו מגדירים שני סוגים של שדות כבידה. "מסכים הולוגרפיים מהווים גבול מקומי לאזורים של שדות כבידה עוצמתיים", מסביר החוקר הראשי. "מסכים הולוגרפיים בעתיד מתייחסים לשדות כבידה המושכים לעברם חומר (למשל, חור שחור, ההתכווצות הגדולה), בעוד שמסכים הולוגרפיים בעבר מתייחסים לאזורים שבהם החומר נפוץ לכל עבר (למשל, אירוע המפץ הגדול, חור לבן)".

חוק השטחים החדש קובע כי השטח של מסך הולוגרפי בעתיד יגדל תמיד בכיוון אחד, בעוד שהשטח של מסך הולוגרפי בעבר יגדל תמיד בכיוון שני (אחר). לחוק יש מספר השלכות מרתקות בכל הקשור לתחום של תרמודינמיקה ולרעיון כי חלל-זמן הוא בעצם הולוגרמה. בהתאם לעקרון ההולוגרפי, כמות המידע או האנטרופיה בשטח נתון קשורה לשטח הפנים שלו. כך שאם מתייחסים לשטח בתור גבול האנטרופיה, חוק השטח יכול לחשוף את הכיוון של הזמן התרמודינמי (שהוא, כפי שמעירים המדענים, אינו זהה לזמן המתמטי).

לאור העובדה כי השטח של המסכים ההולוגרפיים לעתיד ולעבר גדלים בכיוונים שונים, כיוון הזמן שונה עבור כל אחד מסוגי המסכים. במסכי עבר, הזמן נע קדימה. יקומים מתפשטים, כמו זה שלנו, כרוך במסכים הולוגרפיים לעבר, ולכן אנו באופן טבעי תופסים את הזמן התרמודינמי כנע קדימה. בניגוד לכך, הזמן ינוע אחורה במסכים הולוגרפיים לעתיד. במובן מסוים, פרשנות זו מולידה את התוצאה המוזרה שזמן תרמודינמי נע אחורה בתוך חורים שחורים ובתוך יקומים קורסים.

המדענים גם מעירים במאמר שלהם כי זהו חוק השטחים הישים הנרחב הראשון של תורת היחסות הכללית מאז 1971, כאשר סטיבן הוקינג הראה כי אופק האירועים של חור שחור (ולכן גם שטח הפנים הכולל שלו) לעולם לא קטן. יחד עם זאת, לאחר מכן, הוקינג הראה כי בנוכחות אפקטים קוונטיים, חורים שחורים פולטים קרינה. פליטה זו גורמת לאופק האירועים של חור שחור, של שטח הפנים שלו ושל המסה שלו לקטון בחלוף הזמן, וכך בסופו של דבר החור השחור מתנדף ונעלם לו. אולם, בהעדר אפקטים קוונטיים, חוק השטחים של הוקינג עדיין תקף. "חוק השטחים החדש שלנו תקף בהעדר אפקטים קוונטיים, ואנו מקווים כי בעתיד נוכל להוכיח חוק שטחים כללי יותר שיהיה תקף גם בנוכחות אפקטים קוונטיים מסוימים", מוסיף החוקר הראשי.

חוק השטחים החדש קובע כי השטח של מסך הולוגרפי לעתיד (הקו הכחול הרציף [a]) יגדל תמיד בכיוון אחד, בעוד שהשטח של מסך הולוגרפי לעבר (הקו הכחול הרציף [b]) יגדל תמיד לכיוון אחר. [באדיבות: Bousso and Engelhardt. ©2015 American Physical Society]

חוק השטחים החדש קובע כי השטח של מסך הולוגרפי לעתיד (הקו הכחול הרציף [a]) יגדל תמיד בכיוון אחד, בעוד שהשטח של מסך הולוגרפי לעבר (הקו הכחול הרציף [b]) יגדל תמיד לכיוון אחר. [באדיבות: Bousso and Engelhardt. ©2015 American Physical Society]

הידיעה על המחקר
למאמר המדעי

עוד בנושא באתר הידען:

13 תגובות ל “האם הזמן בתוך חורים שחורים נע אחורה?”

  1. משיח

    כל ילד בין שלוש המנותק מטכנולוגיה יוכל לחשוב על תאוריות יפות ומורכבות נכונות לא פחות מימה שכל מדען טיפש כותב כמה שטויות כמה הגדרות למוחות מנובנים תערערו בכל באור בחושך בקריסה אין כיוון לחלל הוא אין סופי והמוח המרובע האנושי ייכול רק לחלום ולזהם את המוח בתאוריות רחוקות ממציעות כי חייבים לכתוב מאמר בכדי שיהיה משהו מאחורי השם

  2. יוסי

    בסרט בין כוכבים של מתיו מקונהי שהוא מד"ב מוצע מבנה טסרקט בחור השחור שבו הזמן פרוש כמימד נוסף וניתן להגיע לכל נקודה בזמן. התסריט לסרט נכתב ע"י או בשיתוף פרופסור קיפ ת'ורן. פרופסור זה הוא אבי או אחד ממקדמי רעיון חור התולעת כדרך למסע בזמן.
    במבנה שבו הזמן קיים בו-זמנית בכמה נקודות זמן, יכול להיות שהחור השחור ידע מה העתיד.בסרט הזמן של מקום אחר פרוש ולא של גיבור הסרט שנמצא בחור השחור. מעניין שסרט זה שהוא מדע בדיוני לגמרי, נפגש חלקית באקראי כנראה עם התגלית התיאורטית המוצגת כאן. הטסרקט מזכיר קצת את הציורים של אשר, של מדרגות ללא התחלה וללא סוף או של עקומת מוביוס. ציורים שמתבררים כיום כמתימטיקה אפשרית ואולי גם פיזיקה.

  3. יוסי

    המטריד במאמר שנמצא לרוויו ב ARXIV הוא שאין בו אפילו נוסחא אחת, מה שמטיל קצת ספק ברובסטיות שלו.

  4. יוסי

    המאמר דן לדעתי על תגלית חשובה. המאמר חינם
    http://arxiv.org/pdf/1504.07627.pdf

    הוא מראה שעדיין איננו יודעים על חוקי על שנוצרים מחוקי היסוד של היחסות הכללית. אם ניתן גם ביחסות כללית וגם בתורת הקוונטים לנוע אחורה אז אולי במציאות משולבת ניתן גם.

  5. סתם

    לך תדע אם אין בתוך כל חור שחור כזה אינסוף חורים לבנים שבתוך כל אחד אינסוף חורים שחורים וחוזר חלילה אינסוף פעמים לשני הכיוונים

  6. רפאל

    יש ביקום שלנו חור לבן אחד שהוא המפץ הגדול שאיפשר או שיצר את המרחב-זמן ובתוכו מספר רב של חורים שחורים שיכולים להתקיים רק בתוך מרחב-זמן…

  7. איתן

    רפאל
    למה לדעתך יש ביקום חור לבן אחד? (נראה לי שהשאלה שאתה בעצם שואל היא למה היקום הוא החור הלבן היחיד שיש)
    למעשה לא ידוע אם חור לבן קיים במציאות. חור לבן הוא משחק תאורטי שפשוט מציב חור שחור שנע לאחור בזמן.
    אם באמת, ב"צידו השני" של חור שחור קיים חור לבן, יתכן שהוא נמצא ביקום אחר. יתכן ש"הוא" יקום אחר. יתכן שפליטת החומר ממנו אינה רציפה ומתרחשת רק מעל סף מסויים. אם כן, מה שנצפה יהיה פליטת אנרגיה חזקה, מהירה ולא מוסברת. (Gamma burst?).

  8. yaniv

    Time is relative, It can stretch and it can squeeze, but, it can’t run backwards! Just can’t. The only thing that can move across dimensions, like time, is gravity.

  9. רפאל

    אם ההופכי של חור שחור זה "חור לבן" אז למה ביקום שלנו יש ריבוי של חורים שחורים וחור לבן אחד בלבד שמכיל את כולם?

הוספת תגובה

  • (will not be published)