Чёрные дыры остаются одними из самых загадочных объектов во Вселенной. Учёные умеют описывать их влияние на окружающее пространство, но до сих пор не могут объяснить, что происходит внутри самой чёрной дыры, где, согласно расчётам, возникают условия с «бесконечной» плотностью и гравитацией. Разгадать тайну могла бы теория квантовой гравитации, которая должна объединить две фундаментальные теории физики, однако пока она существует лишь в виде гипотез. Детали раскрыл заведующий лабораторией экспериментальной астрофизики Института космических исследований РАН, профессор РАН Сергей Сазонов.
Учёные пытаются связать две разные картины мира
По словам специалиста, именно для решения этой проблемы физики разрабатывают теорию квантовой гравитации. Она должна объединить два разных подхода к описанию Вселенной.
С одной стороны, существует общая теория относительности, созданная Альбертом Эйнштейном, которая объясняет гравитацию через искривление пространства-времени и работает на масштабах планет, звёзд и галактик.
С другой стороны, квантовая механика описывает поведение мельчайших частиц и процессов микромира.
Как отметил Сазонов, сегодня эти две теории по отдельности успешно работают, но в условиях чёрной дыры они сталкиваются друг с другом — и пока учёные не знают, как их объединить.
Согласно современным представлениям, всё, что пересекает границу чёрной дыры, в итоге должно попасть в её центральную область — сингулярность. Именно там математические расчёты приводят к значениям, которые называют бесконечными: плотность вещества, сила гравитации и искривление пространства-времени.
Сейчас считается, что всё, что в неё попадает, достигает в результате центральной точки, и там формально должно быть всё бесконечно: плотность, гравитация, кривизна пространства. Происходит какое-то смешение пространства и времени. Это что-то совершенно непонятное. Что это, мы пока понятия не имеем, и для этого нужно объединить между собой эти две теории: общую теорию относительности и квантовую механику.
Теория Эйнштейна работает даже в повседневных технологиях
При этом общая теория относительности уже более ста лет подтверждается экспериментами и используется на практике.
Сазонов отметил, что без учёта эффектов этой теории невозможно было бы точно работать с навигационными системами вроде GPS и ГЛОНАСС. Дело в том, что гравитация Земли влияет на ход времени и движение спутников, поэтому эти поправки необходимо учитывать.