Apakah mereka memiliki permukaan? Lagi pula, semua orang terbiasa dengan gagasan lubang hitam sebagai singularitas acara yang tersembunyi dari pandangan kita oleh cakrawala. Namun, mempelajari termodinamika lubang hitam, fisikawan telah lama sampai pada kesimpulan bahwa mereka berperilaku bukan sebagai tiga dimensi, tetapi sebagai objek dua dimensi. Sebagai contoh, jumlah komponen lubang hitam sebagai sistem termodinamika sebanding dengan kuadrat dari jari-jari horizon peristiwa, dan bukan kubusnya. Tetapi "petunjuk transparan" ini biasanya dikaitkan dengan masalah, seperti: Kemana perginya informasi yang gagal dalam horizon peristiwa? Jika salah satu dari dua partikel terjerat kuantum melintasi horizon peristiwa, lalu apa yang tersisa dengan terjerat?
Namun, adalah mungkin untuk menunjukkan bahwa permukaan semacam itu cukup material, menggunakan efek yang dikenal luas dari teori relativitas. Jadi, dari sudut pandang pengamat eksternal stasioner, tidak ada objek yang jatuh ke dalam lubang hitam yang akan pernah melintasi cakrawala peristiwa, karena ketika Anda mendekatinya, waktu dalam kerangka referensi yang terkait dengan objek akan melambat relatif terhadap pengamat eksternal karena fakta bahwa dalam medan gravitasi di dekat benda besar, waktu, bahkan untuk benda tak bergerak, mengalir lebih lambat daripada di luar medan. Kecepatan objek semacam itu relatif terhadap pengamat eksternal meningkat pertama, dan kemudian melambat. Ketika mendekati cakrawala peristiwa, waktu untuk objek semacam itu akan hampir berhenti, oleh karena itu, untuk mengatasi sisa jalan dari sudut pandang pengamat eksternal, ia akan membutuhkan periode waktu yang sangat panjang.
Di sisi lain, dalam kerangka referensi yang terkait dengan objek jatuh, semuanya akan terjadi dengan sangat cepat. Namun, tidak akan mungkin untuk melintasi horizon peristiwa di dalamnya, tetapi karena alasan yang berbeda. Saat kecepatan gerakan mendekati kecepatan cahaya, jarak ke arah perjalanan berkurang. Oleh karena itu, ketika bergerak sepanjang jari-jari, horizon peristiwa dari yang hampir bulat akan berubah menjadi cakram datar, dan peristiwa pergerakan horizon peristiwa dan pusat lubang akan menjadi simultan. Oleh karena itu, objek seperti itu tidak boleh berada di antara horizon peristiwa dan pusat kapan saja. Selain itu, dari sudut pandang objek ini, sebuah lubang mendekatinya dengan kecepatan yang cenderung pada kecepatan cahaya. Karena itu, massanya juga harus cenderung tak terhingga. Ini mengarah pada peningkatan jari-jari horizon peristiwa (jari-jari cakram), dan untuk “memperburuk” solusi dari persamaan gerak.
Untuk amatir, argumen ini untuk dua kasus ekstrim cukup untuk memahami bahwa jika dalam kerangka referensi eksternal tidak ada yang bisa berada di dalam horizon peristiwa, maka tidak ada ruang, dan tidak ada massa. Namun, membuktikan secara akurat ini masih jauh dari mudah. Faktanya adalah bahwa substansi nyata, sebagai suatu peraturan, masuk ke dalam lubang nyata bukan dalam radius tetapi dalam spiral. Untuk pengamat eksternal stasioner, ini adalah mekanisme lain untuk memperlambat kejatuhan, dan dalam kerangka referensi yang berhubungan dengan materi semuanya sangat rumit, karena perlu untuk membuktikan bahwa panjang spiral tidak meningkat lebih cepat daripada kontraksi relativistik panjangnya. Selain itu, spiral ini setelah titik persimpangan horizon peristiwa muncul dalam ruang yang tidak ada di luar penerapan persamaan gravitasi.
Tetapi sebelum membuktikan, kita membutuhkan persamaan yang tepat. Dari sudut pandang pengamat eksternal, sebuah lubang dan benda yang jatuh ke dalamnya adalah sistem tertutup yang harus dipenuhi hukum konservasi energi. Oleh karena itu, massa sistem ini dalam kerangka referensi eksternal harus tetap konstan selama musim gugur, dan untuk ini massa setiap tubuh harus tetap konstan. Namun, ketika objek berakselerasi, massanya sesuai dengan teori relativitas khusus harus meningkat. Oleh karena itu, perlu untuk mengkompensasi kenaikan ini dengan fakta bahwa energi potensial objek berkurang dengan jumlah yang sama dan, oleh karena itu, total massa-energi tetap konstan. Maka massa benda stasioner dalam medan gravitasi akan berkurang ketika mendekati objek masif dan pada batas peristiwa untuk pengamat eksternal ia cenderung nol. Karena itu, tidak ada peristiwa massal di cakrawala. Substansi insiden mempertahankan massa, tetapi tidak dapat melintasi cakrawala ini, dan massa zat tak bergerak yang tersisa dari supernova akan diatur ulang ke nol ketika melintasi. Ternyata bukan hanya cahaya, tetapi juga gravitasi tidak bisa keluar karena horizon peristiwa, yang logis, karena itu (gelombang gravitasi) juga merambat dengan kecepatan cahaya.
Kehidupan lubang hitam agak analog dengan bintang tipe matahari. Ketika bintang seperti itu kehabisan hidrogen, ukurannya bertambah (untuk Matahari, jari-jari maksimum bisa dekat dengan orbit Bumi), melepaskan cangkang gas dan kemudian berkontraksi menjadi kerdil putih. Peningkatan ukuran ini dengan penurunan suhu, dan karena itu kekuatan yang menjaga bintang dari terkompresi, pada pandangan pertama, terlihat tidak alami. Itu juga terlihat tidak wajar bahwa, ketika jari-jari cakrawala peristiwa meningkat, seperti buldoser dengan pisau, ia mendorong massa keluar dari pusat bintang, memusatkannya di depannya.
Persamaan dari teori relativitas umum (GR) adalah persamaan dari tensor Einstein, yang merupakan operator diferensial derajat kedua dari tensor kelengkungan ruang g, ke tensor energi massa yang dikalikan dengan konstanta. Pada prinsipnya, tidak ada yang mencegah penggantian massa "yang benar" dalam persamaan ini dengan memperhitungkan energi potensial (lihat di atas) dan perubahan dalam dimensi ruang (lihat di bawah), tetapi bentuk tensor energi massa yang ada adalah kesalahan yang terlalu memprovokasi. Misalnya, menyelesaikan persamaan dalam sistem koordinat eksternal, mengganti massa dari sistem koordinat internal (lokal) (tanpa mengurangi energi potensial), kecepatan dari eksternal, dan tegangan (jika diperhitungkan) lagi dari internal. Selain itu, untuk memperhitungkan energi potensial dengan tepat, seseorang harus mengetahui kelengkungan ruang, mis. koreksi pada komponen tensor energi massa harus bergantung pada tensor kelengkungan, yang melanggar keindahan persamaan: ruang di sebelah kiri adalah masalah di sebelah kanan. Tapi di sini bukan untuk kecantikan - itu akan benar.
Tensor energi massa diperkenalkan dari kondisi bahwa, pada saat transisi ke sistem referensi lain, hukum konservasi energi, momentum, dan momentum sudut dipenuhi. Hukum-hukum ini sendiri mengikuti dari teorema Noether jika ada kelompok simetri yang sesuai di ruang angkasa. Namun, dalam kasus umum ruang Riemannian yang melengkung, kelompok simetri ini tidak ada. Karena itu, Einstein dan Klausifilt mencoba membuktikan bahwa karena pembatasan dalam bentuk persamaan dari teori relativitas umum (GR) dikenakan pada ruang, kasus khusus ruang melengkung diwujudkan di mana kelompok-kelompok simetri hadir. Dengan demikian, mereka mencoba membuktikan keabsahan hukum konservasi menggunakan persamaan yang diturunkan menggunakan hukum yang sama. Tetapi bahkan dalam bukti ini, seperti yang ditunjukkan oleh Logunov pada tahun tujuh puluhan abad kedua puluh, kesalahan matematis dibuat.
Fakta bahwa semuanya tidak berurutan dalam persamaan relativitas umum ditemukan lebih dari satu kali. Akibatnya, beberapa teori gravitasi alternatif diciptakan, di mana mereka mencoba untuk mengatasi kekurangan yang diidentifikasi. Namun, mereka tidak mendapatkan distribusi yang luas tidak hanya untuk fisik, tetapi juga untuk alasan sosial-psikologis mirip dengan yang mana kapitalisasi bitcoin melebihi kapitalisasi cryptocurrency paling alternatif, meskipun secara teknologi mereka hampir semuanya lebih baik daripada bitcoin. Jika seseorang dihadapkan pada sesuatu yang sangat kompleks, tidak dapat dipahami dan sulit untuk diverifikasi, maka, sebagai suatu peraturan, ia tidak mencoba untuk mengatasi kesulitan ini, tetapi mengikuti jalan yang dipukuli, memercayai otoritas, dan bahkan menyadari bahwa ia salah, lebih memilih untuk salah bersama dengan semua orang serta sebelumnya. Jadi dalam teori lubang hitam, ide-ide yang didasarkan pada solusi awal dari persamaan relativitas umum mendominasi, terlepas dari semua masalah dan absurditas mereka.
Dari sudut pandang fisik, tiga kesalahan menyebabkan masalah ini. Pertama, teori lubang hitam muncul dari solusi Schwarzschild tentang persamaan relativitas umum untuk bidang yang diciptakan oleh titik material. Ini adalah solusi paling pertama, paling dituntut untuk persamaan ini, dan sebelum penemuan gelombang gravitasi, hampir semua konfirmasi eksperimental relativitas umum yang bersangkutan. Ini juga menggambarkan medan gravitasi bintang dan bidang lubang hitam, dengan pengecualian wilayah yang dekat dengan horizon peristiwa. Namun, ini adalah solusi untuk massa yang terkonsentrasi pada suatu titik. Model abstrak ini awalnya, sebelum menyelesaikan, mengasumsikan singularitas, dan memecahkan persamaan "menegaskan" keberadaan singularitas ini. Kesalahannya adalah bahwa pada awalnya diasumsikan bahwa ada massa di tempat yang tidak mungkin.
Kedua, massa disubstitusi ke dalam persamaan tanpa memperhitungkan energi potensial.
Ketiga, seluruh ruang dari black hole, dengan kemungkinan pengecualian singularitas itu sendiri, pada awalnya dianggap sebagai ruang-waktu empat dimensi, mis. perubahan dimensi ruang tidak dipertimbangkan.
Dari mana datangnya peluang untuk mengubah dimensi? Dalam sistem referensi yang terkait dengan objek yang jatuh di sepanjang jari-jari, horizon peristiwa berubah menjadi disk. Setelah mencapai objeknya, ia muncul dalam ruang dua dimensi, karena semua panjang antara benda-benda fisik ke arah gerakan cenderung nol. Oleh karena itu, ia tidak dapat terbang keluar dari disk ini, bahkan jika tidak bertabrakan dengan materi di sana. Dengan transisi ini, sumbu spasial yang "hilang" ditransformasikan menjadi sumbu waktu sehingga ruang di luar menjadi masa lalu untuk materi di permukaan lubang hitam.
Adalah penting bahwa perubahan dalam dimensi ruang terjadi agak lebih awal dari objek mencapai horizon peristiwa. Jika transisi semacam itu terjadi pada saat mencapai cakrawala itu sendiri, maka hampir seluruh massa lubang hitam akan terkonsentrasi pada cakrawala peristiwa, tetapi massa zat tidak bergerak pada cakrawala peristiwa dari sudut pandang pengamat eksternal adalah nol, yaitu. bagi pengamat eksternal, lubang hitam semacam itu akan memiliki massa hampir nol. Ini adalah konsekuensi dari kecenderungan kecepatan objek kejadian dengan kecepatan cahaya. Namun, menurut teori relativitas khusus ganda, karena viskositas kekosongan fisik (interaksi dengan partikel virtual), batas kecepatan untuk objek nyata adalah kecepatan cahaya kedua, yang sedikit kurang dari yang digunakan dalam persamaan teori relativitas dan yang sesuai dengan horizon peristiwa.
Dengan demikian, ada mekanisme fisik yang "menyelamatkan dari ketidakterbatasan" karena kekuatan viskositas dari kekosongan fisik dan penurunan dimensi ruang. Akibatnya, massa lubang hitam terkonsentrasi pada permukaannya, yang terletak pada jarak kecil di luar horizon peristiwa. Jarak ini mungkin tergantung pada distribusi massa di atas permukaan, mis. permukaan lubang hitam mungkin memiliki bantuan yang mempengaruhi radiasi Hawking, yang menyelesaikan masalah yang diketahui dengan hilangnya informasi dan keterikatan kuantum dan sesuai dengan termodinamika lubang hitam.
Model seperti itu secara alami menjelaskan asimetri materi dan antimateri pada permukaan lubang hitam. Segala sesuatu yang jatuh di permukaan ini dari luar adalah suatu zat. Baginya, waktu berjalan dalam satu arah, sesuai dengan arah gerakan ke pusat untuk pengamat "tiga dimensi" eksternal (selanjutnya, dimensi ruang ditunjukkan oleh jumlah sumbu spasial serupa). Antipartikel, yang diketahui "bergerak" dalam waktu dalam arah yang berlawanan, dapat terbentuk dalam jumlah kecil dalam proses interaksi zat dua dimensi ini. Dalam hal ini, antipartikel dengan energi cukup tinggi yang dapat dibentuk, misalnya, selama keruntuhan zat dua dimensi ke dalam lubang hitam dengan permukaan satu dimensi, dapat melarikan diri dari ruang dua dimensi ke sekitar tiga dimensi di sekitarnya.
Untuk menggambarkan transisi seperti itu ke keadaan dua dimensi dalam persamaan relativitas umum, persamaan yang sesuai dengan sumbu waktu dari ruang sekitarnya harus mengalami degenerasi pada permukaan lubang hitam, yaitu baris atas dan kolom kiri dari persamaan tensor. Untuk ini, efek dari teori relativitas khusus ganda harus dipertimbangkan dalam tensor energi massa.
Karena transisi suatu zat dari keadaan tiga dimensi ke keadaan dua dimensi dalam penalaran di atas dikaitkan dengan pencapaian kecepatan yang mendekati, tetapi lebih rendah dari kecepatan cahaya, dan tidak dengan kelengkungan ruang, fenomena ini, pada prinsipnya, juga harus terjadi selama percepatan materi di luar lubang hitam. Selain itu, jika partikel elementer memiliki geometri internal, yang diasumsikan dalam teori superstring dan beberapa teori lain yang mereduksi fisika menjadi geometri, maka partikel dengan geometri tiga dimensi akan menjadi tidak dapat dibedakan dari partikel dengan geometri dua dimensi, yang merupakan proyeksi geometri tiga dimensi ini, pada sebuah pesawat tegak lurus dengan arah gerakan. Di sini kita berbicara tentang geometri partikel dalam dimensi ruang sekitarnya, dan partikel itu sendiri mungkin memiliki dimensi terlipat lokal tambahan. Diketahui bahwa ada tingkat energi di mana interaksi elektromagnetik dan lemah digabungkan menjadi interaksi elektroweak tunggal, yang mengarah pada fakta bahwa partikel yang berbeda hanya pada muatan interaksi lemah menjadi tidak dapat dibedakan. Adalah wajar untuk menganggap identitas transisi ini, yaitu bahwa penurunan dimensi dikaitkan dengan penyatuan interaksi. Kemudian, dengan analogi, dapat diasumsikan bahwa ketika tingkat energi yang lebih tinggi tercapai, di mana interaksi elektroweak bergabung dengan yang kuat, partikel-partikel menjadi satu-dimensi, dan dengan energi penyatuan besar satu-satunya sumbu waktu yang tersisa, yaitu. semua partikel tanpa dimensi yang terlipat secara lokal berubah menjadi kuanta waktu. Dalam hal ini, partikel dengan dimensi yang lebih kecil di ruang angkasa dengan dimensi yang lebih besar akan bersifat relativistik.
Sekarang bayangkan situasi ini. Di ruang empat dimensi, pada tahap awal evolusinya, materi mengalami penurunan dimensi. Ini bisa tidak hanya pada saat mencapai permukaan lubang hitam tiga dimensi di ruang eksternal empat dimensi, tetapi juga, misalnya, ketika suatu zat dikeluarkan dari lubang putih. Kemudian juga akan ada dominasi suatu zat dibandingkan antimateri, jika sebelum mengurangi dimensi zat ini bergerak dalam satu arah. Dalam hal ini, partikel tiga dimensi akan menjadi relativistik dalam ruang empat dimensi awal. Namun, relatif satu sama lain, mereka dapat bergerak dengan kecepatan rendah, yang akan memungkinkan mereka mengembun menjadi materi baryonic, evolusi yang dapat menyebabkan munculnya fisikawan dalam zat ini.
Fisikawan ini secara alami akan menganggap bahwa mereka berada dalam sistem koordinat tetap, dan partikel dengan geometri dua dimensi dan satu dimensi akan dianggap relativistik. Partikel "tak bergerak" (atau lebih tepatnya, tidak relativistik) dalam ruang empat dimensi asli juga akan relatif bagi mereka, karena rasio waktu dalam ruang empat dimensi mengalir lebih cepat daripada waktu dalam tiga dimensi oleh sejumlah besar kali, dan karenanya bahkan komponen kecepatan kecil (untuk pengamat "empat dimensi") Dari sudut pandang fisikawan yang berada di dalamnya, partikel "tak bergerak" dalam proyeksi sumbu ruang tiga dimensi akan dianggap sebagai kecepatan cahaya. Pada saat yang sama, mereka akan menemukan bahwa partikel-partikel “tak bergerak” ini tidak memiliki pasangan anti-partikel, dan semua pasangan partikel-anti-partikel musnah dengan pembentukan partikel-partikel “tidak bergerak” ini (karena hukum kekekalan momentum dalam ruang empat dimensi awal). Selain itu, mereka akan menemukan bahwa massa partikel yang terdiri dari fisikawan adalah hasil pemecahan simetri, untuk menjelaskan di mana mereka harus datang dengan bidang Higgs. Bagaimanapun, mereka kemungkinan besar tidak akan datang dengan penjelasan yang lebih sederhana bahwa ini adalah massa biasa karena gerakan partikel relativistik dalam ruang empat dimensi awal, yang juga dipertahankan dalam ruang tiga dimensi, tetapi terlihat seperti konsekuensi dari pemecahan simetri. Apakah ini mengingatkan Anda pada sesuatu?