Наблюдаемая Вселенная может быть черной дырой

Теперь, когда доктор Чарльз Лайнуивер и аспирант Вихан Патель наконец-то справились с этой задачей, результаты вызывают некоторые весьма интригующие и, возможно, даже тревожные вопросы.

Лайнуивер и Патель использовали логарифмический график, поскольку ничто другое не могло охватить столь широкий диапазон значений как размера, так и массы. Некоторые области полностью «запрещены» известными законами физики, и именно здесь в игру вступает квантовая механика.

«Квантовая механика размывает саму природу того, что на самом деле означает быть единым объектом [имеется в виду фундаментальная частица]», — сказал Патель.

Пожалуй, наиболее значимой частью диаграммы (см. ниже) является черная линия, отделяющая область, обозначенную как «запрещенная гравитацией», от пространства, населенного привычными объектами. Вдоль этой линии расположены черные дыры.

«Чем больше масса черной дыры, тем меньше ее плотность», — пояснил Лайнуивер.

Хотя левая часть линии является теоретической, астрономы наблюдали целый ряд размеров черных дыр — от остатков коллапсирующих звезд до крупнейших сверхмассивных черных дыр, так что эта закономерность установлена и понятна.

Однако, проследив линию вверх, мы узнаем, что вся наблюдаемая Вселенная — область в пределах хаббловского радиуса (объема) — также находится на этой линии.

Другими словами, если бы черная дыра была такого же размера, как и видимая нами Вселенная, то она имела бы такую же плотность, как и Вселенная. Может быть, наша Вселенная — это гигантская черная дыра? Если «да», то что это означает?

Лайнуивер отметил, что он и Патель — не первые ученые, задавшиеся вопросом о том, может ли вся Вселенная быть черной дырой, хотя другие пришли к этой идее иным путем.

Мера массы, выбранная Лайнуивером и Пателем, включает в себя темную материю и темную энергию (поскольку энергия и масса взаимозаменяемы). По мере увеличения размеров Вселенной в пределах Хаббловского радиуса ее общая масса/энергия увеличивается за счет увеличения темной энергии, купить линолеум.

Миллиарды лет назад, когда радиус Хаббла был гораздо меньше, Вселенная также находилась в ряду черных дыр, поэтому маловероятно, что ее положение — простое совпадение.

Лайнуивер отмечает, что вокруг наблюдаемой Вселенной существует горизонт событий (это означает, что 94% галактик во Вселенной постоянно находятся за пределами нашей досягаемости), так же как и вокруг черной дыры, и это лишь одна из параллелей между ними.

Однако Лайнуивер также подчеркнул, что то, что Вселенная является черной дырой, требует предположения, что все, что находится за пределами радиуса Хаббла, является пространством Минковского с нулевой плотностью (грубо говоря, вакуумом). Большинство космологов, в том числе и Лайнуивер, считают это предположение неверным, оставляя неясными следствия, вытекающие из их глобальной карты.

«Вселенная может представлять собой вывернутую наизнанку черную дыру», — добавил он.

В целом, по мнению ученого, этот вопрос требует более глубокого осмысления.

Препятствием к ответу на вопрос о том, является ли Вселенная черной дырой или хотя бы чем-то с ней связанным, является то, что мы ничего не знаем о внутреннем устройстве черных дыр. Как отмечали Стивен Хокинг и Роджер Пенроуз, общая теория относительности и квантовая механика дают разные ответы на подобные вопросы, и это противоречие до сих пор не устранено.

Диаграмма также поднимает вопросы о природе зарождения Вселенной. «На меньшем конце, там, где встречаются квантовая механика и общая теория относительности, находится наименьший возможный объект — инстантон, — говорит Патель.

«Этот сюжет позволяет предположить, что Вселенная могла начаться как инстантон, имеющий определенный размер и массу, а не как сингулярность — гипотетическая точка с бесконечной плотностью и температурой».

Инстантон — особый тип флуктуации квантового поля в вакууме, при котором сильное глюонное поле спонтанно вспыхивает и гаснет.

Хотя термин «сингулярность» в общественном сознании больше ассоциируется с Большим взрывом, Лайнуивер считает, что людям следует больше узнать об инстантоне, который, по его мнению, является более правдоподобной моделью происхождения Вселенной.