Dlaczego nasz wszechświat musiał narodzić się w czarnej dziurze

W związku z tym nasz własny Wszechświat może być wnętrzem czarnej dziury istniejącej w innym wszechświecie. Tak podsumowuje Nikodem Popławski z Indiana University w niezwykłym artykule o naturze przestrzeni i pochodzeniu czasu.

Pomysł, że w czarnych dziurach mogą powstawać nowe wszechświaty i że nasz własny mógł powstać w ten sposób, był przez wiele lat surową pożywką dla science fiction. Ale nigdy nie pojawiło się właściwe naukowe wyprowadzenie tego pojęcia.

Dziś Popławski podaje takie wyprowadzenie. Twierdzi, że pomysł, że czarne dziury są kosmicznymi matkami nowych wszechświatów, jest naturalną konsekwencją nowego prostego założenia o naturze czasoprzestrzeni.

Popławski zwraca uwagę, że standardowe wyprowadzenie ogólnej teorii względności nie uwzględnia wewnętrznego pędu połówkowych cząstek spinowych. Istnieje jednak inna wersja teorii, zwana teorią grawitacji Einsteina-Cartana-Kibble'a-Sciamy, która to robi.

Przewiduje to, że cząstki o obrocie połówkowym liczby całkowitej powinny wchodzić w interakcje, generując niewielką siłę odpychającą zwaną skręcaniem. W normalnych okolicznościach skręcanie jest zbyt małe, aby mieć jakikolwiek wpływ. Ale kiedy gęstości stają się znacznie wyższe niż w materii jądrowej, staje się to znaczące. W szczególności, mówi Popławski, skręcanie zapobiega powstawaniu osobliwości wewnątrz czarnej dziury.

Jest to interesujące z wielu powodów. Po pierwsze, ma to ważne implikacje dla sposobu, w jaki Wszechświat musiał rosnąć, gdy był bliski minimalnego rozmiaru.

Astrofizycy od dawna wiedzieli, że nasz wszechświat jest tak duży, że nie mógł osiągnąć swoich obecnych rozmiarów, biorąc pod uwagę obecne tempo ekspansji. Zamiast tego uważają, że wzrosła o wiele rzędów wielkości w ułamku sekundy po Wielkim Wybuchu, procesie znanym jako inflacja.

Problem z inflacją polega na tym, że potrzebuje dodatkowej teorii, aby wyjaśnić, dlaczego tak się dzieje, a to jest brzydkie. Podejście Popławskiego natychmiast rozwiązuje ten problem. Mówi, że skręcanie spowodowało tę szybką inflację.

Oznacza to, że wszechświat, jaki widzimy dzisiaj, można wyjaśnić jedną teorią grawitacji bez żadnych dodatkowych założeń dotyczących inflacji.

Innym ważnym produktem ubocznym podejścia Popławskiego jest to, że umożliwia ono narodziny wszechświatów wewnątrz horyzontów zdarzeń pewnych rodzajów czarnych dziur. Tutaj skręcanie zapobiega tworzeniu się osobliwości, ale pozwala na gromadzenie OGROMNEJ gęstości energii, co prowadzi do tworzenia cząstek na masową skalę poprzez produkcję par, po której następuje ekspansja nowego wszechświata.

To jest wydarzenie typu Wielkiego Wybuchu. Taka ekspansja nie jest widoczna dla obserwatorów poza czarną dziurą, dla których tworzenie horyzontu i wszystkie późniejsze procesy zachodzą po nieskończonym czasie – mówi Popławski.

Z tego powodu nowy wszechświat jest oddzielną gałęzią czasoprzestrzeni i odpowiednio ewoluuje.

Nawiasem mówiąc, to podejście sugeruje również rozwiązanie innego z wielkich problemów kosmologii: dlaczego czas wydaje się płynąć w jednym kierunku, a nie w drugim, mimo że prawa fizyki są czasowo symetryczne.

Popławski mówi, że pochodzenie strzały czasu wywodzi się z asymetrii przepływu materii do czarnej dziury z macierzystego wszechświata. Mówi, że strzałka kosmicznego czasu wszechświata wewnątrz czarnej dziury zostałaby wtedy ustalona przez asymetryczne czasowo zapadanie się materii w horyzoncie zdarzeń.

Innymi słowy, nasz wszechświat odziedziczył strzałę czasu po swojej matce.

Mówi, że wszechświaty potomne mogą dziedziczyć inne właściwości od swoich matek, co sugeruje, że możliwe będzie wykrycie tych właściwości, dostarczając eksperymentalnego dowodu jego pomysłu.

Teorie wszystkiego nie są dużo bardziej ambitne niż ta. Zabawne rzeczy!

Nr ref.: arxiv.org/abs/1007.0587 : Kosmologia ze skrętem – alternatywa dla kosmicznej inflacji

ukryć