Så der er du, ved at springe ind i et sort hul. Hvad der muligvis kunne vente bør - mod alle odds - du på en eller anden måde overleve? Hvor ville du ende, og hvilke fristende historier ville du være i stand til at regale om, hvis det lykkedes dig at klamre dig tilbage?
Det enkle svar på alle disse spørgsmål er, som professor Richard Massey forklarer, "Hvem ved?" Som en Royal Society-forsker ved Institute for Computational Cosmology på Durham University er Massey fuldt ud klar over, at sorte huller mysterier løber dybt. ”At falde gennem en begivenhedshorisont passerer bogstaveligt talt forbi sløret - når nogen falder forbi det, kunne ingen nogensinde sende en besked tilbage,” sagde han. "De ville blive revet i stykker af den enorme tyngdekraft, så jeg tvivler på, at enhver, der falder igennem, ville komme overalt."
Hvis det lyder som et skuffende - og smertefuldt - svar, skal det forventes. Lige siden Albert Einsteins generelle relativitetsteori blev betragtet som at have forudsagt sorte huller ved at forbinde rumtid med tyngdekraften, har det været kendt, at sorte huller skyldes døden af en massiv stjerne, der efterlader en lille, tæt restkerne. Hvis man antager, at denne kerne har mere end omtrent tre gange solens masse, ville tyngdekraften overvælde i en sådan grad, at den ville falde ind på sig selv til et enkelt punkt, eller singularitet, forstået som det sorte huls uendeligt tæt kerne.
Det resulterende ubeboelige sorte hul ville have et så kraftigt tyngdepunkt, at ikke engang lys kunne undgå det. Så hvis du så befinder dig ved begivenhedshorisonten - det punkt, hvor lys og stof kun kan passere indad, som foreslået af den tyske astronom Karl Schwarzschild - er der ingen flugt. Ifølge Massey ville tidevandskræfter reducere din krop til tråde af atomer (eller 'spaghettificering', som det også er kendt), og genstanden vil til sidst ende med at blive knust ved singulariteten. Ideen om, at du kunne komme ud et eller andet sted - måske på den anden side - virker helt fantastisk.
Hvad med et ormehul?
Eller er det? I årenes løb har forskere undersøgt muligheden for, at sorte huller kunne være ormehuller til andre galakser. De kan endda være, som nogle har antydet, en sti til et andet univers.
En sådan idé har svævet omkring i nogen tid: Einstein slog sig sammen med Nathan Rosen om teoretiseringsbroer, der forbinder to forskellige punkter i rumtiden i 1935. Men det fik en frisk grund i 1980'erne, da fysiker Kip Thorne - en af verdens førende eksperter på de astrofysiske implikationer af Einsteins generelle relativitetsteori - rejste en diskussion om, hvorvidt genstande fysisk kunne rejse gennem dem.
"At læse Kip Thornes populære bog om ormehuller er det, der først fik mig begejstret for fysik som barn," sagde Massey. Men det ser ikke ud til, at der findes ormehuller.
Faktisk skrev Thorne, der lånte sit ekspertråd til produktionsteamet til Hollywood-filmen Interstellar: "Vi ser ingen genstande i vores univers, der kan blive ormehuller, når de ældes," i hans bog "The Science of Interstellar" (WW Norton og Company, 2014). Thorne fortalte Space.com, at rejser gennem disse teoretiske tunneler sandsynligvis ville forblive science fiction, og der er bestemt ingen fast bevis for, at et sort hul kunne give mulighed for en sådan passage.
Men problemet er, at vi ikke kan komme tæt på at se selv. Vi kan ikke engang tage fotografier af noget, der finder sted inde i et sort hul - hvis lys ikke kan undslippe deres enorme tyngdekraft, kan intet klikkes af et kamera. Som det står, antyder teori, at alt, hvad der går ud over begivenhedshorisonten, simpelthen føjes til det sorte hul, og hvad mere er, fordi tiden forvrænger tæt på denne grænse, ser det ud til at foregå utroligt langsomt, så svarene bliver ikke hurtigt forestående.
"Jeg tror, at standardhistorien er, at de fører til slutningen af tiden," sagde Douglas Finkbeiner, professor i astronomi og fysik ved Harvard University. "En observatør langt væk vil ikke se deres astronautven falde i det sorte hul. De bliver bare rødere og svagere, når de nærmer sig begivenhedshorisonten. Men venen falder lige ind, til et sted ud over 'for evigt.' Uanset hvad det betyder. "
Måske fører et sort hul til et hvidt hul
Bestemt, hvis sorte huller fører til en anden del af en galakse eller et andet univers, ville det være nødvendigt at være noget modsat dem på den anden side. Kunne dette være et hvidt hul - en teori fremsat af den russiske kosmolog Igor Novikov i 1964? Novikov foreslog, at et sort hul forbinder et hvidt hul, der eksisterede i fortiden. I modsætning til et sort hul giver et hvidt hul lys og materie mulighed for at forlade sig, men lys og stof vil ikke være i stand til at komme ind.
Forskere har fortsat med at udforske den potentielle forbindelse mellem sorte og hvide huller. I deres studie fra 2014, der blev offentliggjort i tidsskriftet Physical Review D, hævdede fysikerne Carlo Rovelli og Hal M. Haggard, at "der er en klassisk metrik, der tilfredsstiller Einstein-ligningerne uden for et begrænset rum-tid-område, hvor materie kollapser i et sort hul og derefter kommer ud fra et stykke tid hul. " Med andre ord, alt det sorte materiale, der er slukket, kunne slukkes, og sorte huller kan blive hvide huller, når de dør.
Langt fra at ødelægge de oplysninger, det optager, ville kollapsen af et sort hul blive standset. Det ville i stedet opleve et kvantestopp, der giver oplysninger mulighed for at flygte. Skulle dette være tilfældet, ville det kaste lys over et forslag fra den tidligere Cambridge University kosmolog og teoretiske fysiker Stephen Hawking, der i 1970'erne udforskede muligheden for, at sorte huller udsender partikler og stråling - termisk varme - som et resultat af kvantesvingninger .
"Hawking sagde, at et sort hul ikke varer evigt," sagde Finkbeiner. Hawking beregnet, at strålingen ville få et sort hul til at miste energi, krympe og forsvinde, som beskrevet i hans papir fra 1976, der blev offentliggjort i Physical Review D. På baggrund af hans påstande om, at den udsendte stråling ville være tilfældig og ikke indeholde oplysninger om, hvad der var faldet i, det sorte hul ville ved dens eksplosion slette mængder af information.
Dette betød at Hawkings idé var i strid med kvanteteori, der siger, at information ikke kan ødelægges. Fysik angiver, at information bare bliver vanskeligere at finde, fordi hvis den går tabt, bliver det umuligt at kende fortiden eller fremtiden. Hawkings idé førte til 'informationsparadokset om det sorte hul', og det har længe forundret forskere. Nogle har sagt, at Hawking simpelthen var forkert, og manden selv erklærede endda, at han havde begået en fejl under en videnskabelig konference i Dublin i 2004.
Så går vi tilbage til begrebet sorte huller, der udsender bevaret information og kaster det ud igen via et hvidt hul? Måske. I deres studie fra 2013 offentliggjort i Physical Review Letters anvendte Jorge Pullin ved Louisiana State University og Rodolfo Gambini ved University of the Republic i Montevideo, Uruguay, loopkvantityvhed på et sort hul og fandt, at tyngdekraften steg mod kernen, men reducerede og plonked uanset hvad der kom ind i en anden region i universet. Resultaterne gav ekstra tro på ideen om sorte huller, der tjener som portal. I denne undersøgelse eksisterer ikke singularitet, og derfor udgør den ikke en uigennemtrængelig barriere, der ender med at knuse uanset hvad den støder på. Det betyder også, at information ikke forsvinder.
Måske går sorte huller intetsteds
Alligevel troede fysikere Ahmed Almheiri, Donald Marolf, Joseph Polchinski og James Sully stadig Hawking kunne have været på noget. De arbejdede på en teori, der blev kendt som AMPS-firewall eller den sorte hul firewall-hypotese. Ved deres beregninger kunne kvantemekanik gennemførligt omdanne begivenhedshorisonten til en kæmpe mur af ild, og alt, hvad der kommer i kontakt, ville brænde på et øjeblik. I den forstand fører sorte huller intet sted, fordi intet nogensinde kunne komme ind.
Dette krænker imidlertid Einsteins generelle relativitetsteori. En person, der krydser begivenhedshorisonten, skulle faktisk ikke mærke nogen stor lidelse, fordi et objekt ville være i frit fald, og ud fra ækvivalensprincippet ville det objekt - eller personen - ikke føle de ekstreme virkninger af tyngdekraften. Det kunne følge fysikkens love, der findes andre steder i universet, men selv hvis det ikke strider mod Einsteins princip, ville det undergrave kvantefeltteorien eller antyde, at information kan gå tabt.
Et sort hul af usikkerhed
Gå frem Hawking endnu en gang. I 2014 offentliggjorde han en undersøgelse, hvor han undgik eksistensen af en begivenhedshorisont - hvilket betyder, at der ikke er noget der at brænde - idet han sagde, at gravitationsfald ville skabe en 'tilsyneladende horisont' i stedet.
Denne horisont ville suspendere lysstråler, der prøver at bevæge sig væk fra kernen i det sorte hul, og ville fortsætte i en "periode." I hans nytænkning bevarer tilsyneladende horisonter midlertidigt stof og energi, før de opløses og frigøres senere ned ad linjen. Denne forklaring passer bedst til kvanteteorien - der siger, at information ikke kan ødelægges - og hvis den nogensinde blev bevist, antyder den, at alt kunne flygte fra et sort hul.
Hawking gik så langt som at sige, at sorte huller muligvis ikke engang findes. ”Sorte huller skulle omdefineres som metastabile bundne tilstande i tyngdefeltet,” skrev han. Der ville ikke være nogen entydighed, og selvom det tilsyneladende felt ville bevæge sig indad på grund af tyngdekraften, ville det aldrig nå midten og blive konsolideret inden for en tæt masse.
Og alligevel vil alt, hvad der udsendes, ikke være i form af de oplysninger, der sluges. Det ville være umuligt at finde ud af, hvad der gik ind ved at se på, hvad der kommer ud, hvilket skaber egne problemer - ikke mindst for f.eks. Et menneske, der befandt sig i en så alarmerende position. De vil aldrig føle det samme igen!
En ting er helt sikkert, netop dette mysterium vil slukke mange flere videnskabelige timer i lang tid fremover. Rovelli og Francesca Vidotto foreslog for nylig, at en komponent af mørkt stof kunne dannes af rester af fordampede sorte huller, og Hawkings papir på sorte huller og 'blødt hår' blev frigivet i 2018, og beskriver, hvordan der er nul-energi partikler tilbage omkring punktet uden tilbagevenden, begivenhedshorisonten - en idé, der antyder, at information ikke går tabt, men indfanges.
Dette fløj i lyset af det te-hår teorem, som blev udtrykt af fysiker John Archibald Wheeler og arbejdede på grundlag af, at to sorte huller ikke kunne skelnes fra en observatør, fordi ingen af de specielle partikelfysik-pseudo-ladninger ville blive bevaret. Det er en idé, der har fået forskere til at tale, men der er en vej at gå, før det ses som svaret på, hvor sorte huller fører. Hvis vi kun kunne finde en måde at springe ind i en på.
