По очевидным причинам мы не знаем, как выглядит внутренняя часть чёрной дыры. Но благодаря теоретической физике мы можем представить, какой она должна быть, если верны теория гравитации Эйнштейна и правила квантовой механики.
Новое исследование, опубликованное в журнале Physical Review Letters, именно этим и занялось. Учёные сосредоточились на двух чёрных дырах, которые глубоко связаны друг с другом (связаны квантовыми правилами).
Исследование
Учёные из США и Аргентины теоретически нанесли на карту общее внутреннее пространство между двумя объектами — соединяющей их червоточиной. Они обнаружили, что для типичной запутанной пары внутренняя часть представляет собой не гладкий туннель, как в научной фантастике, а длинную бугристую структуру, которую они назвали «червоточиной-гусеницей Эйнштейна-Розена». Название дано в честь моста Эйнштейна-Розена — математической структуры, соединяющей две области пространства-времени, а «гусеница» — из-за бугристой сегментированной формы.
Это открытие — значительный шаг к доказательству того, что причудливые правила квантовой механики могут контролировать форму пространства-времени внутри чёрной дыры.
Чтобы нанести на карту сложное внутреннее пространство, исследователи начали с простой теоретической модели идеальной гладкой червоточины, имеющей упорядоченное квантовое состояние. Затем, чтобы имитировать хаотичную пару чёрных дыр, команда использовала компьютерное моделирование, чтобы нарушить квантовую связь между ними. Наконец, они рассчитали полученную геометрию червоточины. Чтобы система оставалась стабильной во время этого хаоса, червоточина должна была быть длинной и бугристой.
Это открытие показало прямую математическую связь между квантовым хаосом и размером червоточины. Чем более случайным и хаотичным является квантовое состояние чёрных дыр, тем более сложной становится физическая червоточина, соединяющая их.
Выводы
Последствия обнаружения этой длинной стабильной червоточины-гусеницы могут быть огромными для серьёзного конфликта в физике, известного как парадокс файрвола. Некоторые теории предполагают, что внутренняя часть типичной чёрной дыры не должна быть гладкой или стабильной. Вместо этого пространство-время может быть насильственно разорвано на краю чёрной дыры занавесом энергии, называемым «файрволом». В моделях, изученных исследователями, даже когда квантовая запутанность хаотична и случайна, червоточина остаётся предсказуемым, стабильным туннелем, где классические законы гравитации всё ещё действуют.
Этот результат подтверждает идею о том, что две самые странные концепции в физике (квантовая запутанность и червоточины) эквивалентны или являются двумя сторонами одной медали — гипотеза ER=EPR. Авторы говорят: «Конструкция и основной результат этого письма поддерживают гораздо более общую форму ER = EPR и, по-видимому, находятся в некотором противоречии с аргументами против полуклассичности типичных интерьеров».
© 2025 Science X Network
More from Other Physics Topics
published in the journal Physical Review Letters has done exactly this by concentrating on two black holes that are deeply entangled (linked together by quantum rules).»,»The research by scientists from the U.S. and Argentina theoretically mapped the shared inner space between the two objects—the wormhole connecting them. They found that for a typical, messy entangled pair, the interior isn’t the smooth tunnel of science fiction.»,»Instead, it’s a long, lumpy structure they called the \»Einstein-Rosen caterpillar.\» It’s named after the Einstein-Rosen Bridge, the mathematical structure that connects two regions of spacetime, and \»caterpillar\» because of its bumpy, segmented shape. This discovery is a significant step toward proving that the bizarre rules of quantum mechanics can control the shape of spacetime inside a black hole.»,»To map the complex interior, the researchers started with a simple theoretical model of a perfect, smooth wormhole that has an ordered quantum state. Then, to mimic a chaotic black hole pair, the team used a computer simulation to scramble the quantum connection between them. Finally, they calculated the wormhole’s resulting geometry. To keep the system stable during this chaos, the wormhole had to be long and bumpy.»,»This finding revealed a direct mathematical link between the quantum chaos and the size of the wormhole. The more random and chaotic the quantum state of the black holes, the more complex the physical wormhole connecting them becomes. \»The ensemble of ER caterpillars of average length ℓ and matter correlation scale ℓΔ forms an ε-approximate quantum state k design of the black holes for k ~ (ℓ—ℓε)/ ℓΔ,\» wrote the researchers.»,»The implications of finding this long, stable caterpillar wormhole could be huge for a major conflict in physics known as the firewall paradox. Some theories suggest that the interior of a typical black hole should not be smooth or stable. Instead, spacetime could be violently broken at the edge of the black hole by a curtain of energy called a \»firewall.\» In the models studied by the researchers, even when quantum entanglement is messy and random, the wormhole remains a predictable, stable tunnel where the classical laws of gravity still hold.»,»This result supports the idea that two of the strangest concepts in physics (quantum entanglement and wormholes) are equivalent, or two sides of the same coin—the ER=EPR conjecture. The authors say, \»The construction and main result of this Letter support a vastly more general form of ER = EPR and seem to be in some tension with arguments against semiclassicality of typical interiors.\»»,»\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t © 2025 Science X Network\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t «,»\n\t\t\t\t\t\t\tMore from Other Physics Topics\n\t\t\t\t\t\t «]’>Источник