Небольшое замечание о природе гравитации приводит к следствиям космического масштаба — к выводам о рождении новых миров из черных дыр и о «наследовании» времени молодыми вселенными.
Мир из дыры: Генеалогия вселенных

Для любителей научной фантастики мысль о том, что новые вселенные могут рождаться внутри черных дыр, и о том, что наш собственный мир — порождение черной дыры, не нова. Однако достойного математического описания эта идея до сих пор не имела. Пока за дело не взялся молодой и отчаянный физик-теоретик Никодем Поплавски (Nikodem Poplawski). Он уже фигурировал на наших страницах, в рассказе о не менее интересной работе на примерно ту же тему («Мир в дыре»).

Так вот, по мнению Поплавски, гипотеза о том, что черные дыры являются прародительницами новых миров естественно вытекает из слегка скорректированного представления о природе пространства-времени. Он отмечает, что в традиционных уравнениях Общей Теории Относительности не принимаются во внимание свойства частиц, обладающих полуцелым спином. Зато они учитываются одной из альтернативных теорий гравитации, Теорией Эйнштейна-Картана.

В ее рамках описано, что частицы с полуцелым спином должны взаимодействовать, создавая слабую отталкивающую силу. В обычных обстоятельствах она слишком мала, чтобы оказывать серьезное влияние. Но в случаях, когда плотность материи достигает колоссальных величин, выше, чем у атомного ядра, это отталкивание становится значимым. В этом случае, считает Поплавски, оно должно препятствовать образованию в центре черной дыры сингулярности, гипотетической точке, где пространственно-временной континуум вытягивается в бесконечность. Это, вроде бы, частное замечание имеет далеко идущие последствия.

Во-первых, стоит вспомнить, что текущие размеры Вселенной куда больше, чем то, чего она могла бы достичь, расширяясь теми же темпами, за время своего существования. Этот парадокс обычно разрешается введением понятия инфляции, ускоренного (быстрее даже скорости света) расширения Вселенной на ранних этапах ее существования. Инфляционная модель наиболее общепринята, но выглядит она не слишком изящно, поскольку требует слишком больших допущений и дополнительных объяснений тому, отчего инфляция происходила и почему закончилась. Ее место, считает Поплавски, вполне может занять то самое отталкивание полуспиновых частиц.

Еще одно следствие этого подхода — подтверждение возможности рождения новых Вселенных внутри черных дыр определенного типа. Там, где отталкивание, с одной стороны, препятствует формированию сингулярности, а с другой — позволяет накопиться энергии колоссальной плотности, квантовые флуктуации нарастают в огромных масштабах, ведя к появлению новых пар виртуальных частиц, а следом — и к расширению новой Вселенной.

Это — явление, сходное с Большим Взрывом. «Мгновенное расширение остается невидимым для наблюдателей извне черной дыры, для них все процессы внутри ее горизонта событий происходят бесконечно», — комментирует Поплавски. В результате и образуется новая вселенная, с собственной отдельной «ветвью» пространства-времени. Интересно, что такой нестандартный подход предлагает решение и еще одной важной загадки современной космологии, связанной с существованием однонаправленной стрелы времени.

Подробно о ней можно прочесть в заметке «Вечная проблема времени», здесь же достаточно сказать, что известные нам законы природы никак не указывают на определенное направление. Если мысленно обратить время вспять, все формулы и выкладки классической и квантовой механики, электродинамики и теории относительности будут по‑прежнему соблюдаться (разве что некоторые величины изменят знак на противоположный). А между тем время направление имеет, с чем трудно не согласиться.

Зато из выкладок Никодема Поплавски стрела времени «вылетает» совершенно естественным образом: ее направление обусловливается асимметричным потоком материи и энергии, падающими в черную дыру из «материнской» вселенной. Таким образом, время в новую вселенную буквально перетекает от ее «матери», возможно, вместе и с некоторыми другими свойствами.

По публикации physics arXiv blog