Νομίζετε ότι γνωρίζετε τον ορισμό της Μαύρης Τρύπας; Ξανασκέψου το

Όταν ήμουν 12 ετών, έκανα το λάθος να παρακολουθήσω την ταινία τρόμου του Paul W. S. Anderson, Event Horizon . Μου έδινε εφιάλτες για εβδομάδες:Ο τίτλος της ταινίας αναφέρεται σε ένα πειραματικό διαστημόπλοιο που θα μπορούσε να δημιουργήσει τεχνητές μαύρες τρύπες μέσα από τις οποίες θα ταξιδεύω, κάνοντας τα διαστρικά ταξίδια ασήμαντα. Αλλά το πλήρωμα, ενεργοποιώντας τη βαρυτική κίνηση του πλοίου, κατέληξε κάπου σαν την Κόλαση. Κυριευμένοι από αυτό που φαίνεται να είναι το ίδιο το πλοίο - φαίνεται να αποκτά τη δική του βούληση - ακρωτηριάστηκαν ο ένας τον άλλον. Ένα μέλος του πληρώματος είχε την παρουσία του μυαλού για να μεταδώσει ένα τελευταίο μήνυμα, εν μέσω των κραυγών, σε οποιονδήποτε επίδοξο διασώστη:liberati me ("σώσε με"). Οι μαύρες τρύπες με κρατούν από τότε σε μια κατάσταση τρέμουλης γοητείας. Αμφιβάλλω ότι οδηγούν σε κάποια δαιμονική διάσταση, αλλά, όπως και η ύπαρξη του Θεού, ένα τέτοιο βασίλειο δεν μπορεί, αυστηρά μιλώντας, να διαψευσθεί, μόνο να κριθεί απίθανο.

Δεν μπορούσα να αφήσω το ενδεχόμενο από το μυαλό μου καθώς διάβαζα Einstein's Shadow:A Black Hole, a Band of Astronomers, and the Quest to See the Unseeable . Το βιβλίο, του επιστημονικού συγγραφέα και εκδότη Seth Fletcher, είναι για τον Sheperd Doeleman και τους άλλους επιστήμονες πίσω από το τηλεσκόπιο Event Horizon, στόχος του οποίου ήταν να φωτογραφίσει μια μαύρη τρύπα. Ο Doeleman, γράφει ο Fletcher, σκέφτηκε ότι η ομάδα του «θα μπορούσε να προκαλέσει μια ιστορική αποσύνθεση - πριν από την πρώτη φωτογραφία μιας μαύρης τρύπας και μετά». Πριν από λίγους μήνες, αποκάλυψαν την εικόνα της κεντρικής μαύρης τρύπας του γαλαξία Μεσιέ 87, με αέριο —σε αποχρώσεις κόκκινου, πορτοκαλί και κίτρινου— να λάμπει γύρω του. Ήταν μαγευτικό. Έδειξε τη σκιά που ρίχνει ο ορίζοντας γεγονότων, επιβεβαιώνοντας μια πρόβλεψη της θεωρίας της γενικής σχετικότητας του Αϊνστάιν.

Τον Μάιο, σε μια συνομιλία με τον Doeleman, ο Chris Anderson, του TED, ρώτησε:«Πού θα καταλήξεις αν πέσεις σε μια μαύρη τρύπα;» Όντας στο Βανκούβερ, ο Doeleman αστειεύτηκε:«Βανκούβερ. Εδώ είμαστε." Στη συνέχεια όμως συνέχισε να αποκαλεί τις μαύρες τρύπες «το κεντρικό μυστήριο της εποχής μας». Γιατί; «Επειδή εκεί ενώνονται ο κβαντικός κόσμος και ο βαρυτικός κόσμος. Αυτό που υπάρχει μέσα είναι μια μοναδικότητα, όπου όλες οι δυνάμεις ενοποιούνται επειδή η βαρύτητα επιτέλους είναι αρκετά ισχυρή για να ανταγωνιστεί όλες τις άλλες δυνάμεις»—την ισχυρή, την αδύναμη και την ηλεκτρομαγνητική. Αλλά δεν μπορούμε να δούμε τη μοναδικότητα. «Το σύμπαν το έχει καλύψει με τον απόλυτο μανδύα αορατότητας. Δεν ξέρουμε τι συμβαίνει εκεί μέσα."

Και όμως το μυστήριο πηγαίνει βαθύτερο:Αυτό που θα μπορούσε να είναι πιο αινιγματικό από τα μύχια μιας μαύρης τρύπας είναι ο κόπος να ορίσουμε μια από την αρχή. Αυτό ανακάλυψε ο Erik Curiel όταν ρώτησε θεωρητικούς και πειραματικούς φυσικούς, μαθηματικούς και φιλοσόφους, «Τι είναι μια μαύρη τρύπα;» Ο Curiel, φυσικός και φιλόσοφος ο ίδιος, στο Κέντρο Μαθηματικής Φιλοσοφίας του Μονάχου, ανέφερε την εμπειρία του από συνομιλία με αυτούς τους ερευνητές σε μια Αστρονομία της Φύσης έγγραφο, με τίτλο «Οι πολλοί ορισμοί μιας μαύρης τρύπας». Μια απάντηση συγκεκριμένα, σκέφτηκε, από την Beatrice Bonga, η οποία ειδικεύεται στα βαρυτικά κύματα στο Ινστιτούτο Perimeter, ήταν εμβληματική για τις υπόλοιπες. «Η ερώτησή σου με πέντε λέξεις είναι εκπληκτικά δύσκολο να απαντηθεί», του είπε, «…και σίγουρα δεν θα μπορώ να το κάνω αυτό με πέντε λέξεις».

Δεν είναι μια μαύρη τρύπα απλώς μια περιοχή στο διάστημα όπου η ύλη έχει γίνει τόσο πυκνή που ούτε το φως μπορεί να ξεφύγει από τη βαρύτητά της; Απλός? Λοιπόν όχι. Αυτός είναι ο τρόπος που ο λαϊκός εκφράζει την επίδραση του ορίζοντα γεγονότων, ο οποίος ορίστηκε κλασικά, λέει ο Curiel, ως «το όριο του αιτιακού παρελθόντος του μελλοντικού μηδενικού άπειρου». Εξηγεί ότι ο ορισμός «προσπαθεί να πάρει τη διαίσθηση ότι μια μαύρη τρύπα είναι μια «περιοχή χωρίς διαφυγή» και να τον κάνει ακριβή». Ο Curiel πίστευε ότι πολλοί από τους ανθρώπους με τους οποίους μίλησε θα το ανέφεραν αυτό, αλλά οι περισσότεροι δεν το έκαναν. Όσοι το ανέφεραν εν μέρει για να επισημάνουν τα προβλήματά του. Ο Curiel γράφει:

Αυτός ο ορισμός είναι παγκόσμιος με μια ισχυρή και ξεκάθαρη έννοια:η ιδέα ότι τίποτα δεν μπορεί να ξεφύγει από το εσωτερικό μιας μαύρης τρύπας μόλις εισέλθει κάνει σιωπηρή αναφορά σε όλο το μέλλον χρόνος—το πράγμα δεν μπορεί ποτέ να ξεφύγει όσο καιρό κι αν προσπαθήσει. Έτσι, για να γνωρίζει κανείς τη θέση του ορίζοντα γεγονότων στον χωροχρόνο, πρέπει να γνωρίζει ολόκληρη τη δομή του χωροχρόνου, από την αρχή μέχρι το τέλος, ας πούμε, και μέχρι το άπειρο. Κατά συνέπεια, καμία τοπική μέτρηση που μπορεί να κάνει κανείς δεν μπορεί ποτέ να προσδιορίσει τη θέση ενός ορίζοντα γεγονότων. Αυτό το χαρακτηριστικό είναι ήδη απαράδεκτο σε πολλούς φυσικούς για φιλοσοφικούς λόγους:δεν μπορεί κανείς να λειτουργήσει έναν ορίζοντα γεγονότων με οποιαδήποτε τυπική έννοια του όρου. Μια άλλη ανησυχητική ιδιότητα του ορίζοντα γεγονότων, που προκύπτει από την παγκόσμια φύση του, είναι ότι είναι προληπτικός. Το πού θα εντοπίσω τον ορίζοντα σήμερα εξαρτάται από το τι θα ρίξω σε αυτόν αύριο - ποιες μελλοντικές πιθανές διαδρομές σωματιδίων και ακτίνων φωτός μπορούν να διαφύγουν στο άπειρο από σήμερα, εξαρτάται από το πού θα είναι ο ορίζοντας αύριο, και έτσι οι πληροφορίες πρέπει ήδη να ληφθούν υπόψη σήμερα. Οι φυσικοί βρίσκουν αυτό το χαρακτηριστικό ακόμη πιο ανησυχητικό.

Ο Sean Gryb, θεωρητικός της κβαντικής βαρύτητας στο Perimeter Institute, είπε στον Curiel, «Η ύπαρξη [έναν κλασικό ορίζοντα γεγονότων] δεν φαίνεται να είναι επαληθεύσιμη υπόθεση».

Ο Curiel μίλησε με μερικούς ερευνητές που έκαναν τις μαύρες τρύπες να είναι ακόμα πιο εξωτικές από ό,τι πίστευα ότι ήταν δυνατό. Για παράδειγμα, ο θεωρητικός φυσικός Domenico Giulini, από το Πανεπιστήμιο Leibniz του Αννόβερου, ήταν δύσπιστος ότι οι μαύρες τρύπες ήταν φυσικά πράγματα. «Είναι δελεαστικό αλλά εννοιολογικά προβληματικό να σκεφτόμαστε τις μαύρες τρύπες ως αντικείμενα στο διάστημα, πράγματα που μπορούν να κινηθούν και να ωθηθούν», είπε. «Απλώς δεν είναι σχεδόν εντοπισμένα κομμάτια οποιουδήποτε είδους «ύλης» που καταλαμβάνει [χωροχρονικά] «σημεία». Αλλά άλλοι, όπως ο Ramesh Narayan, στο Κέντρο Αστροφυσικής του Χάρβαρντ-Σμιθσόνιαν, είναι λιγότερο φανταστικοί. «Μια μαύρη τρύπα είναι ένα συμπαγές σώμα με μάζα μεγαλύτερη από τέσσερις ηλιακές μάζες—οι φυσικοί μας έχουν δείξει ότι δεν υπάρχει τίποτα άλλο».

Οι μαύρες τρύπες, δεν μπορούμε να αμφισβητήσουμε, είναι απλές και πολύπλοκες. Για την Chiara Mingarelli, μια ερευνήτρια των κυμάτων βαρύτητας, είναι αυτές οι δύο ιδιότητες που κάνουν τις μαύρες τρύπες τόσο συναρπαστικές. «Είναι αυτή η ενδιαφέρουσα δυαδικότητα του να είναι πραγματικά απλά και πολύ περίπλοκα. Άρα είναι πολύ απλά. Μπορείτε να τα περιγράψετε από τη μάζα τους και την περιστροφή τους, σωστά; Αλλά τι είναι πέρα ​​από τον ορίζοντα γεγονότων; Πώς μοιάζει στην πραγματικότητα η μοναδικότητα; Είναι πράγματι αυτό το σημείο άπειρης καμπυλότητας; Είναι κάποιο είδος σούπας κουάρκ; Πως μοιάζει?" Φαντάζεται ότι, καθώς το φως ταξιδεύει προς τη μοναδικότητα, σε κάθε είδους υπέροχες τροχιές, πρέπει να υπάρχουν πυροτεχνήματα. "Προσπαθώ να το φανταστώ σαν μια βρύση, να βγαίνει φως και μετά να ξαναπέφτει στον εαυτό του καθώς πλησιάζει τον ορίζοντα γεγονότων."

Δείτε την υπόλοιπη συνέντευξη του Mingarelli στον Nautilus εδώ. Συζητά την αντίδρασή της στην ανίχνευση βαρυτικών κυμάτων, πώς συμπιέζουν τον χώρο και τον χρόνο και αν είναι δίκαιο μόνο λίγοι άνθρωποι να κερδίσουν το βραβείο Νόμπελ για την εντόπισή τους.

Ο Brian Gallagher είναι συνεργάτης συντάκτης στο Nautilus. Ακολουθήστε τον στο Twitter @bsgallagher.