Черные дыры — это как таинственные хищники космоса, которые поглощают все на своем пути, будь то звезды, планеты или даже свет. Но несмотря на свою пугающую сущность, они всегда будоражат умы ученых и физиков своей загадочностью.
Особенно интересно изучение их энтропии, которая является отражением хаоса и беспорядка внутри этих космических монстров. Формула Бекенштейна-Хокинга привязывает энтропию черной дыры к ее горизонту событий, но как именно это все работает на микроскопическом уровне, долгое время оставалось загадкой.
И вот, ученые из США и Бельгии решили эту проблему, предложив весьма элегантное решение, которое не требует детального знания всех возможных микросостояний черной дыры.
Оказывается, достаточно лишь оценить количество взаимно ортогональных состояний в заданном энергетическом диапазоне. Получается, что черная дыра может иметь бесконечное количество внутренних состояний, описывающих ее с различной внутренней геометрией, будто разные прически у космического монстра.
Изображаем одну и ту же черную дыру, но с различными внутренними состояниями, описываемыми тонкими сферическими оболочками из пылевых частиц. Как будто каждая оболочка добавляет черной дыре новое имиджевое решение. Они «рождаются» из прошлой сингулярности и «умирают» в будущей, никогда не покидая черную дыру, как постоянные поклонницы.
Оказывается, перекрытие этих состояний и их взаимная зависимость определяется не только внутренней геометрией, но и вкладом кротовых нор, которые являются такими себе туннелями в пространстве-времени.
Ну разве не прекрасно звучит — черная дыра, покрытая слоями пылевых оболочек, выявляющая свои внутренние тайны через кротовые норы? Подобно тому, как модель из парикмахерской выходит на подиум.
Используя теорию случайных матриц, ученые утверждают, что количество ортогональных состояний ограничено величиной, зависящей от энтропии.
Это означает, что даже у черной дыры есть свои границы в бескрайних просторах. Независимо от того, сколько потенциальных микросостояний мы пытаемся упаковать в нее, лишь ограниченное число может быть действительно независимым, как будто черная дыра имеет свои предпочтения, какие микросостояния ей больше подходят.
Но самое удивительное в этой картине — универсальность подхода.
Он работает для любой теории гравитации, в которой присутствует массивная материя. Это как будто черная дыра, будучи крупным рецедивистом космоса, находит удовольствие в том, что применяемые к ней законы универсальны и вечны, как классика.
И весь этот фантастический мир микросостояний черных дыр напоминает нам о том, что космос — это не только огромные расстояния и звездные взрывы, но и остроумные дизайнерские решения внутри темных гравитационных монстров. В конце концов, черные дыры тоже должны быть в тренде со своими оболочками и кротовыми норами.