მძიმე ობიექტები თავად სივრცეს ამრუდებენ
ეს შეიძლება ნებისმიერს დაემართოს. შესაძლოა კაცობრიობისთვის ახალი დასახლებადი პლანეტის ძიებაში იყოთ ან უბრალოდ კოსმოსში მოგზაურობთ და არასწორ ადგილას აღმოჩნდით. როგორი გარემოებაც გინდა იყოს, ვეჩეხებით ერთ-ერთ საუკუნოვან კითხვას: რა მოხდება, თუკი შავ ხვრელში აღმოჩნდებით?
იქნებ ფიქრობთ, რომ გაიჭყლიტებით ან ნაწილებად გაიხლიჩებით? რეალობა ამაზე გაცილებით უცნაურია.
იმ მომენტში, როცა შავ ხვრელში აღმოჩნდებით, რეალობა ორად გაიყოფა. ერთში თქვენ მაშინვე შეიბრაწებით, მეორეში კი შავ ხვრელში ისე ჩაყვინთავთ, რომ საერთოდ არ დაშავდებით.
შავი ხვრელი ის ადგილია, სადაც ჩვენთვის ცნობილი ფიზიკის კანონები აზრს კარგავს. აინშტაინმა გვასწავლა, რომ გრავიტაცია ბრეცს და ამრუდებს თავად სივრცეს. ამიტომ საკმარისად მკვრივი ობიექტის გავლენით დრო-სივრცე შეიძლება ისე გამრუდდეს, რომ საკუთარ თავში ჩაიხვეს და რეალობის ქსოვილში ხვრელი წარმოქმნას.
მასიური ვარსკვლავი, რომელიც საწვავს ამოწურავს, შეიძლება უკიდურესი სიმკვრივის მდგომარეობაში გადავიდეს, რის შედეგადაც ასეთი უჩვეულო ობიექტი იქმნება. საკუთარი წონისგან მოდრეკისა და თავის თავში კოლაფსის შედეგად დრო-სივრცეც კოლაფსს განიცდის. გრავიტაციული ველი იმდენად ძლიერდება, რომ სინათლეც კი ვერ აღწევს თავს და სადაც ერთ დროს ვარსკვლავი იყო, ის რეგიონი სრულად ბნელდება: წარმოიქმნება შავი ხვრელი.
ხვრელის უკიდურესი გარე საზღვარი მოვლენების ჰორიზონტად იწოდება, ეს ის ადგილია, სადაც მიზიდულობის ძალა თანაბარ წინააღმდეგობას უწევს სინათლის მცდელობას, თავი დააღწიოს მას. უფრო მეტად მიახლოებისას თავის დახსნა შეუძლებელია.
მოვლენების ჰორიზონტი ენერგიით გიზგიზებს, მის კიდეში კვანტური ეფექტები ქმნიან ცხელი ნაწილაკების ნაკადს, რომლებიც რადიაციით უკან, სამყაროში გამოიტყორცნებიან. ამას ჰოკინგის რადიაცია ეწოდება ფიზიკოს სტივენ ჰოკინგის პატივსაცემად, რომელმაც პირველმა იწინასწარმეტყველა მისი შესაძლებლობა. საკმარისი დროის პირობებში შავი ხვრელი გამოასხივებს მთელ მასას და გაქრება.
შავ ხვრელში სივრცე უსასრულობამდეა გამრუდებული
შავ ხვრელში უფრო ღრმად შესვლისას სივრცე კიდევ უფრო იმრუდება, სანამ ცენტრში გამრუდების დონე უსასრულობას არ მიაღწევს. ამ მდგომარეობას სინგულარობა ეწოდება. დრო და სივრცე უშინაარსო ცნებები ხდება, ხოლო ჩვენთვის ცნობილი ფიზიკის კანონები – რომელთაგან საარსებოდ ყველას სჭირდება დრო და სივრცე – ძალას კარგავენ.
ამ დროს რა ხდება, არავინ იცის. სხვა სამყარო? გაქრობა? წიგნის კარადის უკანა მხარე? ჯერჯერობით ეს საიდუმლოა.
რა მოხდება, თუკი შემთხვევით მოხვდებით ამ ერთ-ერთ კოსმოსურ ცდომილებაში? ეს კითხვა პირველ რიგში უნდა დავუსვათ თქვენს კომპანიონს – პირობითად ანას – რომელიც შეძრწუნებული ადევნებს თვალს, როგორ ჩაყვინთეთ შავ ხვრელში, თავად კი მისგან მოშორებითაა უსაფრთხო ადგილას. მისი პერსპექტივიდან საკმაოდ უცნაური რამ ხდება.
როგორც კი მოვლენების ჰორიზონტისადმი აჩქარებას დაიწყებთ, ანა დაინახავს, როგორ გაიწელებით და გამრუდდებით, თითქოს გიგანტური გამადიდებელი შუშით გაკვირდებოდეთ. უფრო მეტიც, რაც უფრო მიუახლოვდებით მოვლენების ჰორიზონტს, მით უფრო მეტად შემცირდება მისთვის თქვენი მოძრაობის სიჩქარე.
ანას ვერ დაუძახებთ, რადგან კოსმოსში ჰაერი არ არის, თუმცა შეგიძლიათ სცადოთ მორზეს ანბანით რამე გადასცეთ, რისთვისაც თქვენი აიფონის სინათლეს გამოიყენებთ (შესაბამისი აპლიკაციები არსებობს). მაგრამ თქვენი სიტყვები კიდევ უფრო ნელა მიაღწევს იქამდე, რადგან სინათლის ტალღები სულ უფრო დაბალი სიხშირის და უფრო მეტად წითელი ხდება: „კარგი, კ ა რ გ ი, კ ა რ გ…”
ჰორიზონტს რომ მიაღწევთ, ანა დაინახავს, რომ ერთ ადგილას გაიყინეთ, თითქოს ვიღაცამ პაუზის ღილაკს დააჭირა. თქვენ აქ რჩებით გაშეშებული, უმოძრაო, ჰორიზონტის ზედაპირის მიმართ გაწელილი, მზარდი სიცხე კი თანდათან გშთანთქავთ. ანას მიხედვით, თქვენ ნელ-ნელა ნადგურდებით სივრცის გაწელვის, დროის შეჩერებისა და ჰოკინგის რადიაციის სიმხურვალის შედეგად. სანამ შავი ხვრელის სიბნელეში აღმოჩნდებით, ფერფლად იქცევით.
თუმცა დაკრძალვის დაგეგმვამდე ცოტა ხნით დავივიწყოთ ანა და ამ საზარელ სცენას თქვენი გადმოსახედიდან დავაკვირდეთ. ამ შემთხვევაში კიდევ უფრო უცნაური რამ ხდება: არაფერი.
შავი ხვრელის საზღვარი შეიძლება მხურვალე ცეცხლის კედლის მსგავსი იყოს
თქვენ მიექანებით ბუნების ყველაზე ავბედით ადგილას ყველანაირი დაჯახებისა და ქანაობის გარეშე – მითუმეტეს არ იწელებით, არ ნელდებით და არც რადიაციისგან იფუფქებით. ეს იმის გამოა, რომ თავისუფალი ვარდნის პროცესში იმყოფებით და გრავიტაციას ვერ გრძნობთ: ამას აინშტაინი თავის „ყველაზე ბედნიერ ნაფიქრს” უწოდებდა.
ბოლოს და ბოლოს, მოვლენების ჰორიზონტი ხომ კოსმოსში მოტივტივე აგურის კედელს არ წარმოადგენს. დამკვირვებელი, რომელიც შავი ხვრელის გარეთაა, მის იქით ვერაფერს დაინახავს, თუმცა ეს თქვენი პრობლემა არაა. წუხილის მიზეზი არ გაქვთ, რადგან ჰორიზონტი არ არსებობს.
თუკი შავი ხვრელი უფრო პატარა იქნებოდა, ფეხებზე მოქმედი მიზიდულობის ძალა თავზე მოქმედს ბევრად გადააჭარბებდა და სპაგეტივით გაგწელავდათ. თუმცა ეს დიდი შავი ხვრელია, მზეზე მილიონჯერ მასიური, ამიტომ სპაგეტიზაციის გამომწვევი ძალები შეიძლება იმდენად სუსტი იყოს, რომ მათი დაიგნორებაც კი შეიძლებოდეს.
საკმარისად დიდ შავ ხვრელში კი შეიძლება სავსებით ჩვეულებრივად განაგრძოთ ცხოვრება, სანამ სინგულარობაში არ მოკვდებით.
მოვლენების ჰორიზონტი მყარ საზღვარს არ წარმოადგენს
შეიძლება იკითხოთ, რამდენად ჩვეულებრივად, რადგან თქვენ დრო-სივრცის მუდმივაში არსებული გარღვევა გითრევთ თქვენი ნების გარეშე და თავის დაღწევას ვერ ახერხებთ. თუმცა რომ დავფიქრდეთ, ეს გრძნობა ჩვენთვის უცხო არაა. ოღონდ არა სივრცესთან, არამედ დროსთან მიმართებაში. დრო მხოლოდ წინ მიდის და არასდროს უკან და ჩვენც თავისთან მიგვათრევს ჩვენი ნების გარეშე, ისე რომ უკან დასაბრუნებელ გზას არ გვიტოვებს.
ეს უბრალოდ ანალოგია არ გახლავთ. შავი ხვრელები იმდენად ამრუდებენ დროსა და სივრცეს, რომ შავი ხვრელის ჰორიზონტში დრო და სივრცე ადგილს ცვლიან. ასე რომ სინამდვილეში სინგულარობისკენ დრო გითრევთ. შავი ხვრელისგან მობრუნებას და თავის დაღწევას ვერ ახერხებთ, ისევე როგორც არ შეგიძლიათ წარსულში მოგზაურობა.
ამ დროს შეიძლება შეჩერდეთ და იკითხოთ: რა ჯანდაბა სჭირს ანას? თუკი თქვენ მშვიდად ზიხართ შავ ხვრელში და ცარიელი სივრცის გარდა გარს არაფერი უცნაური გარტყიათ, რატომ ირწმუნება ის, თითქოს ჰორიზონტის მიღმა რადიაციის სიმხურვალისგან იბრაწებით? ნუთუ ჰალუცინაცია სჭირს?
ჰოკინგის რადიაცია მოვლენების ჰორიზონტიდან გამოედინება
სინამდვილეში ანა სავსებით რაციონალურია. მისი გადმოსახედიდან თქვენ მართლაც მოვლენების ჰორიზონტზე შეიწვით. ეს ილუზია არაა. მას შეუძლია თქვენი ფერფლი შეაგროვოს და თქვენს საყვარელ ადამიანებს გაუგზავნოს.
ბუნების კანონები ითხოვენ, რომ თქვენ შავი ხვრელის გარეთ იყოთ, როგორც ანას პერსპექტივიდან ჩანს. კვანტური ფიზიკის მიხედვით, შეუძლებელია ინფორმაცია დაიკარგოს. ნებისმიერი უმცირესი ინფორმაცია, რომელიც თქვენს არსებობას უკავშირდება, ჰორიზონტს აქეთ რჩება, რათა ანასთვის ცნობილი ფიზიკის კანონები არ დაირღვეს.
მეორე მხრივ, ფიზიკის კანონები ასევე ითხოვენ, რომ თქვენ ჰორიზონტის მიმართულებით გაცუროთ ისე, რომ ცხელ ნაწილაკებთან ან რაიმე არაბუნებრივთან კონტაქტი არ გქონდეთ. სხვაგვარად აინშტაინის ყველაზე ბედნიერ ნაფიქრსა და ზოგადი ფარდობითობის თეორიას დაარღვევთ.
გამოდის, რომ ფიზიკის კანონები თქვენგან ითხოვენ როგორც შავი ხვრელის გარეთ ყოფნას ფერფლის სახით, ისე შავი ხვრელის შიგნით ცოცხლად და ჯანმრთელად. არსებობს ფიზიკის კიდევ ერთი კანონი, რომ ინფორმაციის კლონირება შეუძლებელია. თქვენ ერთდროულად ორ ადგილას უნდა იყოთ, თუმცა თქვენი მხოლოდ ერთი ეგზემპლარი შეიძლება არსებობდეს.
საბოლოოდ ფიზიკის კანონებს მივყავართ დასკვნისკენ, რომელიც საკმაოდ აბსურდული ჩანს. ფიზიკოსები ამ დიდ თავსატეხს შავი ხვრელის ინფორმაციის პარადოქსს უწოდებენ. საბედნიეროდ 1990-იანებში მისი ამოხსნის გზას მიაგნეს.
ჩავარდნის შემდეგ უკან დაბრუნება შეუძლებელია
ლეონარდ სასკინდი მიხვდა, რომ პარადოქსი არ არსებობდა, რადგან თქვენს კლონს ვერასდროს ვერავინ დაინახავს. ანა თქვენს მხოლოდ ერთ ეგზემპლარს ხედავს. თქვენც საკუთარი თავის მხოლოდ ერთ ეგზემპლარს ხედავთ. თქვენ და ანა ვერასდროს შეადარებთ ერთმანეთის განცდილს. ასევე არ არსებობს მესამე დამკვირვებელი, რომელიც ერთდროულად დაინახავს შავი ხვრელის შიგნითაც და გარეთაც. ასე რომ ფიზიკის კანონები არ ირღვევა.
თუ, რა თქმა უნდა, არ მოინდომებთ იმის გარკვევას, ამ ვერსიებიდან რომელია ნამდვილი. სინამდვილეში მოკვდით თუ ცოცხალი ხართ?
შავმა ხვრელებმა ერთი დიდი საიდუმლო გაგვიმხილეს – სინამდვილე არ არსებობს. რეალობა დამოკიდებულია იმაზე, ვის დაუსვამთ კითხვას. არსებობს ანას სინამდვილე და არსებობს თქვენი სინამდვილე. ამბის დასასრული.
ნუ თითქმის. 2012 წლის ზაფხულში ფიზიკოსებმა აჰმედ ალმჰეირიმ, დონალდ მაროლფმა, ჯო პოლჩინსკიმ და ჯეიმს სალიმ წარმოადგინეს წარმოსახვითი ექსპერიმენტი, რომელსაც შეეძლო, თავდაყირა დაეყენებინა ყველაფერი, რაც ვიცოდით შავი ხვრელების შესახებ.
ზუსტად არავინ იცის, რა არის შავი ხვრელის შუაგულში
მეცნიერები მიხვდნენ, რომ სასკინდის ამოხსნა ეფუძნებოდა ფაქტს, რომ თქვენსა და ანას შორის არსებული ნებისმიერი უთანხმოება მოვლენების ჰორიზონტის გამო წარმოიშობა. მნიშვნელობა არ აქვს, დაინახა თუ არა ანამ თქვენი უიღბლო ვერსია, რომელიც ჰოკინგის რადიაციამ ნაწილებად დაშალა, რადგან ჰორიზონტმა საშუალება არ მისცა, ენახა თქვენი მეორე ვარიანტი, რომელიც შავი ხვრელის სიღრმეებში ტივტივებდა.
მაგრამ რა მოხდებოდა, თუკი იარსებებდა გზა, რომლითაც ანა ჰორიზონტის მეორე მხარეს დაინახავდა ისე, რომ არ გადაეკვეთა?
ტრადიციული ფარდობითობა ამას გამორიცხავს, თუმცა კვანტური მექანიკის წესები ცოტა უფრო ბუნდოვანია. ანამ შეიძლება ჰორიზონტს იქით შეიჭყიტოს იმ პატარა ხრიკის მოშველიებით, რომელსაც აინშტაინი უწოდებდა „მოჩვენებისებრ ქმედებას დისტანციაზე”. ეს მაშინ ხდება, როცა სივრცეში ერთმანეთისგან დაშორებული ნაწილაკების ორი წყება მისტიკურად „იხლართება” ერთმანეთში. ისინი ერთი უხილავი მთლიანობის ნაწილს წარმოადგენენ, ასე რომ მათ აღსაწერად საჭირო ინფორმაცია რომელიმე ცალკეულ წყებაში არ მოიძიება, არამედ მათ შორის არსებულ მოჩვენებისებრ ბმაში.
საკმაოდ დაშორებული ნაწილაკები შეიძლება „გადაიხლართოს”
ოთხი მეცნიერის მოსაზრებაც ამის მსგავსი გახლდათ. მოდი, დავუშვათ, რომ ანა ჰორიზონტთან ახლოს მდებარე ინფორმაციის ნაწილის მოხელთებას ახერხებს – ამ ინფორმაციას ვუწოდოთ A.
თუკი მისი ამბავი მართალია და თქვენ დაიღუპეთ, შავი ხვრელის გარეთ ჰოკინგის რადიაციამ დაგხრუკათ, მაშინ A გადახლართული იქნება სხვა ტიპის ინფორმაციასთან, B-სთან, რომელიც ასევე რადიაციის ცხელი ღრუბლის ნაწილს წარმოადგენს.
მეორე მხრივ, თუკი თქვენი ისტორიაა ნამდვილი, ცოცხალი და ჯანმრთელი ხართ მოვლენების ჰორიზონტის მეორე მხარეს, მაშინ A გადახლართული იქნება სხვა ტიპის ინფორმაციასთან, C-სთან, რომელიც სადღაც შავი ხვრელის შიგნით მდებარეობს.
აქ კიდევ ერთი თავსატეხი ჩნდება: ნებისმიერი ინფორმაცია მხოლოდ ერთხელ შეიძლება გადაიხლართოს. ანუ A მხოლოდ B-სთან ან C-სთან გადაიხლართება და არა ორივესთან ერთად.
შავმა ხვრელმა შეიძლება მატერია ახლომდებარე ვარსკვლავებიდან მიიზიდოს
შესაბამისად ანა იღებს თავის წილ ინფორმაციას, A-ს, და ათავსებს გადახლართვის გაშიფრვის მექანიზმში, რომელმაც უნდა უჩვენოს სწორი პასუხი: B ან C.
თუკი პასუხია C, თქვენი ვერსია იმარჯვებს, მაგრამ კვანტური მექანიკის კანონები ირღვევა. თუკი A გადახლართულია C-სთან, რომელიც შავი ხვრელის სიღრმეებში მდებარეობს, მაშინ ინფორმაციის ეს წილი ანასთვის სამუდამოდ დაკარგულია. ეს არღვევს კვანტურ კანონს, რომ ინფორმაცია ვერასდროს დაიკარგება.
გვრჩება B. თუკი ანას მექანიზმი დაადგენს, რომ A გადახლართულია B-სთან, მაშინ ანა იმარჯვებს და ზოგადი ფარდობითობა მარცხდება. თუკი A გადახლართულია B-სთან, მხოლოდ ანას ისტორიაა ნამდვილი და თქვენ მართლაც შეიხრუკეთ. ჰორიზონტის მიმართულებით გაცურვის ნაცვლად, რასაც ფარდობითობის კანონები უზრუნველყოფდნენ, მხურვალე და მწველ კედელს ეჯახებით.
ისევ ვუბრუნდებით თავდაპირველ დილემას: რა მოხდება, თუკი შავ ხვრელში აღმოჩნდებით? მის სიღრმეებში შეცურდებით და ნორმალურ ცხოვრებას განაგრძობთ იმ რეალობის წყალობით, რომელიც დამკვირვებელზეა დამოკიდებული? თუ შავი ხვრელის ჰორიზონტთან მიახლოებისთანავე სასიკვდილო ცეცხლოვან კედელს ეჩეხებით?
შავი ხვრელები ამრუდებენ ახლომდებარე სინათლის სხივებს და იწვევენ „ლინზირებას”
ზუსტი პასუხი არავინ იცის და ეს ერთ-ერთი ყველაზე სადავო საკითხია ფუნდამენტურ ფიზიკაში.
ფიზიკოსები საუკუნეზე მეტი ხნის განმავლობაში ცდილობდნენ, ზოგადი ფარდობითობა კვანტურ მექანიკასთან შეეთავსებინათ. მათ თავიდანვე ესმოდათ, რომ ერთ-ერთ მათგანს დათმობა მოუწევდა. მოვლენების ჰორიზონტის პარადოქსის ამონახსნი გვეტყვის, კონკრეტულად რომელმა უნდა დათმოს და გზას გაგვიკვალავს სამყაროს უფრო ღრმა თეორიისკენ.
ერთი მინიშნება შეიძლება ანას გადახლართვის გაშიფრვის მექანიზმში იმალებოდეს. იმის დადგენა, ინფორმაციის რომელ ნაწილთან არის A გადახლართული, გამორჩეულად რთული პრობლემაა. პრინსტონის უნივერსიტეტის ფიზიკოსი დანიელ ჰარლოუ და სტენფორდის უნივერსიტეტის ფიზიკოსი პატრიკ ჰეიდენი დაინტერესდნენ, რა დრო დასჭირდებოდა მის გადაწყვეტას.
2013 წელს მათ დაიანგარიშეს, რომ უსწრაფესი კომპიუტერის ქონის შემთხვევაშიც კი, რის საშუალებასაც მოგვცემდა ფიზიკის კანონები, ანას უჩვეულოდ დიდი დრო დასჭირდება გადახლართვის გასაშიფრად. პასუხის ქონის მომენტში შავი ხვრელი დიდი ხნის აორთქლებული იქნება, სამყაროდან გაქრება და თან წაიღებს სასიკვდილო მწველი კედლის საშიშროებასაც.
გალაქტიკა Centaurus A ზემასიურ შავ ხვრელს შეიცავს
თუკი ეს ასეა, პრობლემის სირთულემ შეიძლება ხელი შეუშალოს ანას და მან ვერასდროს დაადგინოს, რომელი ისტორიაა ნამდვილი. ეს კი ორივე მათგანს ერთდროულად რეალურად აქცევს, რეალობა დამოკიდებული იქნება დამკვირვებელზე, ფიზიკის კანონები ხელუხლებელი რჩება, ცეცხლოვან კედელში მოხვედრის საფრთხეც არავის ელის.
ასეთები არიან შავი ხვრელები. ისინი არ წარმოადგენენ უბრალოდ თავის მომაბეზრებელ დაბრკოლებებს კოსმოსში მოგზაურთათვის. ისინი ასევე გახლავთ თეორიული ლაბორატორიები, რომლებიც ფიზიკის კანონებში ყველაზე ვერაგულ გამონაკლისებს ქმნიან, შემდეგ კი იმ დონეზე ზრდიან მათ, რომ დაიგნორება შეუძლებელი ხდება.
თუკი რეალობის ჭეშმარიტი ბუნება სადმე იმალება, საძიებოდ საუკეთესო ადგილი შავი ხვრელია. თუმცა ალბათ უკეთესი იქნება, დაკვირვება გარედან მოვახდინოთ. მანამდე მაინც, სანამ ცეცხლოვანი კედლის საკითხი არ გადაწყდება. ან შიგნით ანას არ შევუშვებთ. ახლა უკვე მისი ჯერია.
