หลุมดำห้ามิติสามารถ 'ทำลาย' ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปได้นักฟิสิกส์กล่าว

ถ้าคิดสม่ำเสมอคิดใหม่อีกครั้ง เพราะเป็นครั้งแรกที่นักฟิสิกส์ประสบความสำเร็จในการจำลองสิ่งที่จะเกิดขึ้นกับหลุมดำในโลกห้ามิติ และวิธีการประพฤติของหลุมดำอาจคุกคามความเข้าใจพื้นฐานของเราว่าจักรวาลเป็นอย่างไร ทำงาน

การจำลองได้ชี้ให้เห็นว่าหากจักรวาลของเราประกอบด้วยห้ามิติขึ้นไป ซึ่งเป็นสิ่งที่นักวิทยาศาสตร์พยายามดิ้นรนเพื่อยืนยันหรือหักล้าง - ของไอน์สไตน์รากฐานของฟิสิกส์ยุคใหม่คงจะผิด กล่าวอีกนัยหนึ่ง หลุมดำห้ามิติจะมีแรงโน้มถ่วงที่รุนแรงมาก กฎฟิสิกส์อย่างที่เรารู้กันว่ามันจะแตกสลาย

มีหลายสิ่งหลายอย่างที่คลุมเครืออยู่ที่นี่ ดังนั้นมาเริ่มกันที่หลุมดำกันดีกว่า ในจักรวาลห้ามิติ นักฟิสิกส์ได้ตั้งสมมติฐานว่าหลุมดำมีลักษณะเหมือนวงแหวนที่บางมากมากกว่าหลุม และในขณะที่พวกมันวิวัฒนาการ พวกมันสามารถก่อให้เกิด 'ส่วนนูน' ขึ้นมาชุดหนึ่งซึ่งจะบางลงและบางลงเมื่อเวลาผ่านไป และในที่สุดก็แตกออก ออกไปเพื่อก่อตัวเป็นหลุมดำขนาดเล็กที่อื่น

หลุมดำรูปวงแหวนเหล่านี้ (หรือ 'วงแหวนสีดำ')ถูกเสนอครั้งแรกในปี พ.ศ. 2545แต่จนถึงขณะนี้ ยังไม่มีใครสามารถจำลองวิวัฒนาการของพวกเขาได้สำเร็จ สิ่งนี้เกิดขึ้นได้เพราะซูเปอร์คอมพิวเตอร์ COSMOS ที่มหาวิทยาลัยเคมบริดจ์ในสหราชอาณาจักร ซึ่งเป็นคอมพิวเตอร์หน่วยความจำร่วมที่ใหญ่ที่สุดในยุโรปที่สามารถทำงานได้การคำนวณ 38.6 ล้านล้านต่อวินาที-

มหาวิทยาลัยเคมบริดจ์

ปัญหาของหลุมดำห้ามิติคือคิดว่าพวกมันประกอบด้วย 'วงแหวนแรงโน้มถ่วงสูง' ซึ่งแรงโน้มถ่วงมีความเข้มข้นมากจนทำให้เกิดสภาวะที่เรียกว่าภาวะเอกฐานที่เปลือยเปล่า- Naked Singularity เป็นเหตุการณ์ที่แปลกประหลาดมาก ไม่มีใครรู้จริงๆ ว่าจะเกิดอะไรขึ้น ยกเว้นแต่กฎของจะไม่สมัครอีกต่อไป

ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของไอน์สไตน์มีพื้นฐานมาจากวิธีที่เราคิดว่าแรงโน้มถ่วงควบคุมพฤติกรรมของจักรวาล เรารู้ว่าสสารในจักรวาลทำให้โครงสร้างกาลอวกาศโดยรอบบิดเบี้ยว และผลกระทบจากการบิดงอนี้คือสิ่งที่เราเรียกว่าแรงโน้มถ่วง นับตั้งแต่นั้นเป็นต้นมาเสนอครั้งแรกเมื่อ 100 ปีที่แล้วทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปผ่านการทดสอบทุกครั้ง ทุกสิ่งที่เราสังเกตเห็นในจักรวาลเป็นไปตามข้อกำหนดของมัน แต่ภาวะเอกฐานอาจทำให้เกิดปัญหาบางอย่างได้

ในจักรวาลสี่มิติ (โดยที่มิติที่สี่คือเวลา) ภาวะเอกฐานถือเป็นจุดของโดยที่แรงโน้มถ่วงมีความเข้มข้นมากที่สุด - ศูนย์กลาง - และล้อมรอบด้วยขอบฟ้าเหตุการณ์ที่ขอบหลุมดำ

“ตราบใดที่ภาวะเอกฐานยังคงซ่อนอยู่หลังขอบฟ้าเหตุการณ์ พวกมันก็ไม่ก่อให้เกิดปัญหา และทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปยังคงอยู่ -'การคาดเดาการเซ็นเซอร์จักรวาล'บอกว่าเป็นเช่นนี้เสมอ”Markus Kunesch นักฟิสิกส์เชิงทฤษฎีกล่าวจากมหาวิทยาลัยเคมบริดจ์ “ตราบใดที่การคาดเดาการเซ็นเซอร์จักรวาลยังใช้ได้ เราก็สามารถทำนายอนาคตนอกหลุมดำได้อย่างปลอดภัย”

แต่จะเกิดอะไรขึ้นถ้าภาวะเอกภาวะสามารถดำรงอยู่นอกขอบฟ้าเหตุการณ์ของหลุมดำได้? เมื่อนักฟิสิกส์ตั้งสมมติฐานว่าในห้ามิติขึ้นไป หากวัตถุที่พังทลายลงจนมีความหนาแน่นไม่สิ้นสุด - ภาวะเอกฐาน - ไม่ถูกผูกมัดด้วยขอบฟ้าเหตุการณ์ มันก็จะกลายเป็นภาวะเอกฐานเปลือยเปล่า และสิ่งต่างๆ จะบ้าคลั่งมากในและรอบ ๆ วัตถุนั้น เรา จำเป็นต้องคิดใหม่ทั้งหมดเกี่ยวกับความเข้าใจของเราเกี่ยวกับวิธีการทำงานของฟิสิกส์ สิ่งทั้งหมดทำให้ฉันรู้สึกกังวลมาก

“หากเอกภาวะเปลือยเปล่าดำรงอยู่ ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปจะพังทลายลง”หนึ่งในทีมกล่าว, ศรัณย์ ธัญญสุวรรณกุล. “และถ้าทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปพังทลาย ทุกอย่างก็จะพลิกคว่ำ เพราะมันไม่มีพลังในการทำนายอีกต่อไป จึงไม่ถือเป็นทฤษฎีเดี่ยวๆ ที่จะอธิบายจักรวาลได้อีกต่อไป”

หากจักรวาลของเรามีเพียงสี่มิติ ทุกอย่างจะเย็นสบาย หลุมดำรูปวงแหวนและภาวะเอกฐานเปลือยเปล่าก็ไม่ใช่สิ่งสำคัญ แต่นักฟิสิกส์ได้เสนอว่าจักรวาลของเราสามารถประกอบด้วยได้มากถึง 11 มิติ- ปัญหาก็คือเพราะว่ามนุษย์สามารถรับรู้ได้เพียงสามเท่านั้นวิธีเดียวที่เราสามารถยืนยันการมีอยู่ของมิติเพิ่มเติมได้คือผ่านการทดลองพลังงานสูง เช่น เครื่องชนแฮดรอนขนาดใหญ่

Kunesch และทีมงานของเขากล่าวว่าพวกเขาเกือบจะถึงขีดจำกัดของสิ่งที่ซุปเปอร์คอมพิวเตอร์สามารถจำลองได้ แต่อยากจะรู้ว่าจักรวาลสี่มิติคืออะไรที่ทำให้ภาวะเอกฐานเปลือยเปล่าเป็นไปไม่ได้ และทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปถูกต้อง “หากการเซ็นเซอร์จักรวาลไม่อยู่ในมิติที่สูงกว่า บางทีเราจำเป็นต้องดูว่ามีอะไรพิเศษเกี่ยวกับจักรวาลสี่มิติที่หมายความว่ามันดำรงอยู่”ธันยสุวรรณกุล กล่าว

การศึกษาได้รับการตีพิมพ์ในจดหมายทบทวนทางกายภาพและสำหรับข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับมิติทั้ง 11 นี้ มิชิโอะ คาคุ นักฟิสิกส์เชิงทฤษฎี: