В хаотичните системи дори малък скок може да предизвика каскаден ефект, който влияе на крайния резултат. Това е подобно на ефекта на пеперудата, при който дори едно малко крило на крилата може да доведе до ураган от другата страна на света.
Теоретичните физици Дъглас Станфорд и Стивън Шенкер са показали, че на квантово ниво черните дупки проявяват хаотично поведение, подобно на ефекта на пеперудата. Правенето на промени в черна дупка - дори толкова малки, колкото пускането на една частица в нея - може да промени нейното поведение.
Ключът към разбирането на този хаос е, че черните дупки не са изцяло черни. Космическите гиганти излъчват слаба мъгла от частици - останките от двойки виртуални частици, които непрекъснато се появяват в пространството. Когато това се случи на хоризонта на черна дупка, някои от частиците могат да избягат, произвеждайки това, което днес е известно като радиация на Хокинг. Изучаването му хвърля светлина върху хаотичната природа на черните дупки. Станфорд и Шенкер пишат за това в статия, публикувана в Journal of High Energy Physics през 2014 г.
Представете си хвърляне на един електрон в черна дупка - малка промяна за чудовищен гигант. Това малко нещо обаче променя радиацията на Хокинг, подобно на пеперуда, която маха с криле и променя посоката на далечна лодка.
Схематично описание на радиацията на Хокинг.
Добавянето на частица увеличава масата на черната дупка и разширява нейния хоризонт на събитията - границата, отвъд която нищо не може да излезе. Радиацията на Хокинг, която иначе би била излъчена, остава в капан в разширяващата се черна дупка. Това, което изглеждаше като малка промяна, има далечни последици - чист хаос.
Станфорд разшири тази идея. Той, Шенкер и Хуан Малдасена от Института за напреднали изследвания публикуваха през 2016 г. в Journal of High Energy Physics статия, в която теоретично показаха, че последиците дори от малка промяна в черната дупка се увеличават възможно най-бързо физически. Това увеличаване на последиците прави черните дупки най-хаотичната система.
Изучавайки връзката между малките частици и гигантските черни дупки, учените се надяват да разгадаят сложния конфликт между най-важните теории във физиката. Целта е да се формулира теория на квантовата гравитация чрез комбиниране на квантовата механика и общата теория на относителността. Тяхната непоследователност показва, че нещо не е наред в основата на всяка теория. Новите идеи на Станфорд за черните дупки ще помогнат на учените да намерят решение.
Промоционално видео:
„Той може да е от онези редки хора, които наистина променят посоката на науката“, казва Шенкер. "Нямам търпение да разбера дали съм прав или не."
Владимир Гилен