Квантовые исследования в области черных дыр подтверждают теорию Пенроуза о том, что они скрывают сингулярности, при этом квантовое неравенство Пенроуза связывает энтропию черной дыры со структурой пространства-времени, сообщает журнал Physical Review Letters.
Теория общей относительности Эйнштейна описывает неизбежность возникновения сингулярностей. Лауреат Нобелевской премии по физике Роджер Пенроуз показал, что при коллапсе материи под действием собственной гравитации образуется «сингулярность» – точка, где плотность и кривизна пространства-времени становятся бесконечными.
В сингулярности пространство, время и материя сжимаются до точки несуществования, что приводит к полному нарушению известных законов физики. Если бы сингулярности можно было наблюдать, ученые потеряли бы возможность предсказывать будущие события на основе прошлых условий.
Пенроуз также обнаружил, что природа может иметь средство защиты от такой участи – черные дыры. Отличительной особенностью черной дыры является ее горизонт событий, однонаправленная мембрана в пространстве-времени. Объекты, включая свет, пересекающие горизонт событий, никогда не могут покинуть его из-за невероятно сильного гравитационного притяжения.
Недавние исследования показали, что квантовая механика поддерживает гипотезу космической цензуры. Черные дыры в определенной степени подвержены влиянию квантовой механики, хотя физики обычно игнорируют эти эффекты. Когда они учитываются, ученые называют их «квантовыми черными дырами».
Исследователи обнаружили квантовое неравенство Пенроуза, которое применимо ко всем известным примерам квантовых черных дыр, даже при наличии сильных квантовых эффектов. Это неравенство ограничивает энергию пространства-времени с точки зрения общей энтропии черных дыр и квантовой материи, содержащейся в них.
Хотя пространство и время могут закончиться в сингулярностях, квантовая механика защищает нас от этой участи, создавая своеобразный космический занавес, скрывающий конец пространства и времени.