Pengantar
Kosmos tampaknya menyukai hal-hal yang bulat. Planet dan bintang cenderung berbentuk bola karena gravitasi menarik awan gas dan debu menuju pusat massa. Hal yang sama berlaku untuk lubang hitam โ atau, lebih tepatnya, horizon peristiwa lubang hitam โ yang menurut teori, harus berbentuk bola di alam semesta dengan tiga dimensi ruang dan satu waktu.
Tetapi apakah pembatasan yang sama berlaku jika alam semesta kita memiliki dimensi yang lebih tinggi, seperti yang kadang-kadang didalilkan โ dimensi yang tidak dapat kita lihat tetapi efeknya masih dapat diraba? Dalam pengaturan itu, apakah bentuk lubang hitam lain mungkin?
Jawaban untuk pertanyaan terakhir, menurut matematika, adalah ya. Selama dua dekade terakhir, para peneliti terkadang menemukan pengecualian terhadap aturan yang membatasi lubang hitam pada bentuk bulat.
Sekarang baru kertas melangkah lebih jauh, menunjukkan dalam bukti matematis yang menyapu bahwa jumlah bentuk yang tak terbatas dimungkinkan dalam dimensi lima ke atas. Makalah ini menunjukkan bahwa persamaan relativitas umum Albert Einstein dapat menghasilkan berbagai macam lubang hitam berdimensi lebih tinggi yang tampak eksotis.
Karya baru ini murni teoretis. Itu tidak memberi tahu kita apakah lubang hitam semacam itu ada di alam. Tetapi jika kita entah bagaimana mendeteksi lubang hitam berbentuk aneh seperti itu - mungkin sebagai produk mikroskopis dari tabrakan pada penumbuk partikel - "itu akan secara otomatis menunjukkan bahwa alam semesta kita berdimensi lebih tinggi," kata Marcus Khuri, seorang ahli geometri di Stony Brook University dan salah satu penulis karya baru bersama Jordan Rainone, Ph.D. matematika Stony Brook baru-baru ini. โJadi sekarang tinggal menunggu apakah percobaan kami dapat mendeteksi sesuatu.โ
Donat Lubang Hitam
Seperti banyak cerita tentang lubang hitam, yang satu ini dimulai dengan Stephen Hawking - khususnya, dengan buktinya tahun 1972 bahwa permukaan lubang hitam, pada waktu tertentu, pasti berupa bola dua dimensi. (Meskipun lubang hitam adalah objek tiga dimensi, permukaannya hanya memiliki dua dimensi spasial.)
Sedikit pemikiran diberikan untuk memperluas teorema Hawking hingga tahun 1980-an dan 90-an, ketika antusiasme tumbuh untuk teori string โ sebuah gagasan yang mungkin membutuhkan keberadaan 10 atau 11 dimensi. Fisikawan dan matematikawan kemudian mulai memberikan pertimbangan serius tentang apa yang mungkin tersirat dari dimensi tambahan ini untuk topologi lubang hitam.
Lubang hitam adalah beberapa prediksi persamaan Einstein yang paling membingungkan โ 10 persamaan diferensial nonlinier terkait yang sangat menantang untuk dihadapi. Secara umum, mereka hanya dapat diselesaikan secara eksplisit dalam keadaan yang sangat simetris, dan karenanya disederhanakan.
Pada tahun 2002, tiga dekade setelah hasil Hawking, para fisikawan Roberto Emparan dan Harvey Real โ sekarang masing-masing di Universitas Barcelona dan Universitas Cambridge โ menemukan solusi lubang hitam yang sangat simetris untuk persamaan Einstein dalam lima dimensi (empat ruang ditambah satu waktu). Emparan dan Reall menyebut objek ini sebagai โcincin hitamโ โ permukaan tiga dimensi dengan kontur umum donat.
Sulit membayangkan permukaan tiga dimensi dalam ruang lima dimensi, jadi mari kita bayangkan sebuah lingkaran biasa. Untuk setiap titik pada lingkaran itu, kita dapat menggantinya dengan bola dua dimensi. Hasil dari kombinasi lingkaran dan bola ini adalah objek tiga dimensi yang dapat dianggap sebagai donat yang padat dan menggumpal.
Pada prinsipnya, lubang hitam yang mirip donat dapat terbentuk jika berputar dengan kecepatan yang tepat. โJika mereka berputar terlalu cepat, mereka akan pecah, dan jika mereka tidak berputar cukup cepat, mereka akan kembali menjadi bola,โ kata Rainone. โEmparan dan Real menemukan sweet spot: Cincin mereka berputar cukup cepat untuk bertahan sebagai donat.โ
Mempelajari hasil tersebut memberi harapan bagi Rainone, seorang ahli topologi, yang berkata, "Alam semesta kita akan menjadi tempat yang membosankan jika setiap planet, bintang, dan lubang hitam menyerupai bola."
Fokus Baru
Pada tahun 2006, alam semesta lubang hitam non-bola benar-benar mulai berbunga. Tahun itu, Greg Galloway dari Universitas Miami dan Richard Schoen dari Stanford University menggeneralisasikan teorema Hawking untuk mendeskripsikan semua kemungkinan bentuk yang berpotensi diambil lubang hitam dalam dimensi di luar empat. Termasuk di antara bentuk yang diperbolehkan: bola yang sudah dikenal, cincin yang didemonstrasikan sebelumnya, dan kelas luas objek yang disebut ruang lensa.
Ruang lensa adalah jenis konstruksi matematis tertentu yang telah lama menjadi penting baik dalam geometri maupun topologi. โDi antara semua kemungkinan bentuk yang bisa dilemparkan alam semesta kepada kita dalam tiga dimensi,โ kata Khuri, โbola adalah yang paling sederhana, dan ruang lensa adalah kasus paling sederhana berikutnya.โ
Khuri menganggap ruang lensa sebagai โbola terlipat. Anda mengambil sebuah bola dan melipatnya dengan cara yang sangat rumit.โ Untuk memahami cara kerjanya, mulailah dengan bentuk yang lebih sederhana โ lingkaran. Bagilah lingkaran ini menjadi bagian atas dan bawah. Kemudian pindahkan setiap titik di bagian bawah lingkaran ke titik di bagian atas yang berlawanan secara diametris. Itu membuat kita hanya memiliki setengah lingkaran atas dan dua titik antipodal โ satu di setiap ujung setengah lingkaran. Ini harus direkatkan satu sama lain, membuat lingkaran yang lebih kecil dengan setengah keliling aslinya.
Selanjutnya, pindah ke dua dimensi, di mana segala sesuatunya mulai menjadi rumit. Mulailah dengan bola dua dimensi โ bola berongga โ dan pindahkan setiap titik di bagian bawah ke atas sehingga menyentuh titik antipodal di bagian atas. Anda hanya memiliki belahan atas. Tetapi titik-titik di sepanjang ekuator juga harus "diidentifikasi" (atau dilampirkan) satu sama lain, dan karena semua persilangan diperlukan, permukaan yang dihasilkan akan menjadi sangat berkerut.
Ketika ahli matematika berbicara tentang ruang lensa, mereka biasanya mengacu pada variasi tiga dimensi. Sekali lagi, mari kita mulai dengan contoh paling sederhana, bola dunia padat yang menyertakan titik permukaan dan interior. Jalankan garis membujur di dunia dari utara ke kutub selatan. Dalam hal ini, Anda hanya memiliki dua garis, yang membagi dunia menjadi dua belahan (Timur dan Barat, bisa dikatakan). Anda kemudian dapat mengidentifikasi titik di satu belahan dengan titik antipodal di belahan lainnya.
Tetapi Anda juga dapat memiliki lebih banyak garis longitudinal dan banyak cara berbeda untuk menghubungkan sektor-sektor yang ditentukannya. Matematikawan melacak opsi ini di ruang lensa dengan notasi L(p, q), dimana p memberi tahu Anda jumlah sektor dunia dibagi menjadi, sementara q memberi tahu Anda bagaimana sektor-sektor itu diidentifikasi satu sama lain. Ruang lensa berlabel L(2, 1) menunjukkan dua sektor (atau belahan) hanya dengan satu cara untuk mengidentifikasi titik, yaitu antipodal.
Jika dunia dibagi menjadi lebih banyak sektor, ada lebih banyak cara untuk menyatukannya. Misalnya, dalam sebuah L(4, 3) ruang lensa, ada empat sektor, dan setiap sektor atas dicocokkan dengan pasangannya yang lebih rendah tiga sektor: sektor atas 1 menuju ke sektor bawah 4, sektor atas 2 menuju ke sektor bawah 1, dan seterusnya. โOrang dapat menganggap [proses] ini sebagai memutar bagian atas untuk menemukan tempat yang tepat di bagian bawah untuk merekatkan,โ kata Khuri. โJumlah puntiran ditentukan oleh q.โ Semakin banyak puntiran yang diperlukan, bentuk yang dihasilkan bisa semakin rumit.
โOrang terkadang bertanya kepada saya: Bagaimana saya memvisualisasikan hal-hal ini?โ dikatakan Hari Kunduri, seorang fisikawan matematika di Universitas McMaster. โJawabannya adalah, saya tidak. Kami hanya memperlakukan objek-objek ini secara matematis, yang menunjukkan kekuatan abstraksi. Ini memungkinkan Anda untuk bekerja tanpa menggambar.
Semua Lubang Hitam
Pada tahun 2014, Kunduri dan James Lucietti dari University of Edinburgh membuktikan keberadaan lubang hitam tersebut L(2, 1) ketik dalam lima dimensi.
Solusi Kunduri-Lucietti, yang mereka sebut sebagai โlensa hitamโ, memiliki beberapa fitur penting. Solusi mereka menggambarkan ruang-waktu yang โdatar tanpa gejalaโ, yang berarti bahwa kelengkungan ruang-waktu, yang akan tinggi di sekitar lubang hitam, mendekati nol saat seseorang bergerak menuju tak terhingga. Karakteristik ini membantu memastikan bahwa hasilnya relevan secara fisik. โTidak sulit membuat lensa hitam,โ kata Kunduri. โBagian yang sulit adalah melakukan itu dan membuat ruang-waktu menjadi datar tanpa batas.โ
Sama seperti rotasi yang mencegah cincin hitam Emparan dan Reall runtuh dengan sendirinya, lensa hitam Kunduri-Lucietti juga harus berputar. Tapi Kunduri dan Lucietti juga menggunakan medan "materi" โ dalam hal ini, sejenis muatan listrik โ untuk menyatukan lensa mereka.
Di mereka makalah Desember 2022, Khuri dan Rainone menggeneralisasi hasil Kunduri-Lucietti sejauh mungkin. Mereka pertama kali membuktikan keberadaan lubang hitam lima dimensi dengan topologi lensa L(p, q), untuk setiap nilai dari p dan q lebih besar dari atau sama dengan 1 โ selama p lebih besar dari q, dan p dan q tidak memiliki faktor prima yang sama.
Kemudian mereka melangkah lebih jauh. Mereka menemukan bahwa mereka dapat menghasilkan lubang hitam dalam bentuk ruang lensa apa pun โ nilai apa pun p dan q (memenuhi ketentuan yang sama), dalam dimensi yang lebih tinggi โ menghasilkan kemungkinan lubang hitam dalam jumlah tak terhingga dalam dimensi tak terhingga. Ada satu peringatan, kata Khuri: "Ketika Anda pergi ke dimensi di atas lima, ruang lensa hanyalah satu bagian dari total topologi." Lubang hitam bahkan lebih kompleks daripada ruang lensa yang sudah menantang secara visual yang dikandungnya.
Lubang hitam Khuri-Rainone dapat berputar tetapi tidak harus. Solusi mereka juga berkaitan dengan ruang-waktu datar asimptotik. Namun, Khuri dan Rainone memerlukan jenis medan materi yang agak berbeda โ yang terdiri dari partikel yang diasosiasikan dengan dimensi yang lebih tinggi โ untuk mempertahankan bentuk lubang hitamnya dan mencegah cacat atau ketidakteraturan yang akan mengganggu hasilnya. Lensa hitam yang mereka buat, seperti cincin hitam, memiliki dua simetri putar independen (dalam lima dimensi) untuk membuat persamaan Einstein lebih mudah dipecahkan. โIni adalah asumsi yang disederhanakan, tapi tidak masuk akal,โ kata Rainone. "Dan tanpa itu, kita tidak punya kertas."
โIni benar-benar karya yang bagus dan orisinal,โ kata Kunduri. โMereka menunjukkan bahwa semua kemungkinan yang disajikan oleh Galloway dan Schoen dapat direalisasikan secara eksplisit,โ begitu simetri rotasi yang disebutkan di atas diperhitungkan.
Galloway sangat terkesan dengan strategi yang diciptakan oleh Khuri dan Rainone. Untuk membuktikan keberadaan lensa hitam lima dimensi yang diberikan p dan q, mereka pertama-tama menyematkan lubang hitam di ruang-waktu berdimensi lebih tinggi di mana keberadaannya lebih mudah dibuktikan, sebagian karena ada lebih banyak ruang untuk bergerak. Selanjutnya, mereka menyempitkan ruang-waktu mereka ke lima dimensi sambil mempertahankan apa yang diinginkan topologi utuh. โItu ide yang bagus,โ kata Galloway.
Hal hebat tentang prosedur yang diperkenalkan Khuri dan Rainone, kata Kunduri, โadalah sangat umum, berlaku untuk semua kemungkinan sekaligus.โ
Adapun apa selanjutnya, Khuri telah mulai mencari tahu apakah solusi lubang hitam lensa dapat eksis dan tetap stabil dalam ruang hampa tanpa medan materi untuk mendukungnya. Makalah tahun 2021 oleh Lucietti dan Fred Tomlinson menyimpulkan bahwa itu tidak mungkin - bahwa diperlukan semacam bidang materi. Argumen mereka, bagaimanapun, tidak didasarkan pada bukti matematis tetapi pada bukti komputasi, โjadi ini masih merupakan pertanyaan terbuka,โ kata Khuri.
Sementara itu, misteri yang lebih besar muncul. โApakah kita benar-benar hidup di alam dimensi yang lebih tinggi?โ tanya Khuri. Fisikawan telah meramalkan bahwa lubang hitam kecil suatu hari nanti dapat diproduksi di Large Hadron Collider atau akselerator partikel berenergi lebih tinggi lainnya. Jika lubang hitam yang dihasilkan akselerator dapat dideteksi selama masa hidupnya yang singkat, sepersekian detik dan diamati memiliki topologi nonsferis, kata Khuri, itu akan menjadi bukti bahwa alam semesta kita memiliki lebih dari tiga dimensi ruang dan satu ruang waktu. .
Temuan semacam itu bisa menjernihkan masalah akademis lainnya. โRelativitas umum,โ kata Khuri, โsecara tradisional merupakan teori empat dimensi.โ Dalam mengeksplorasi gagasan tentang lubang hitam di dimensi lima ke atas, โkami bertaruh pada fakta bahwa relativitas umum berlaku di dimensi yang lebih tinggi. Jika ada lubang hitam eksotis [nonspherical] yang terdeteksi, itu akan memberi tahu kami bahwa taruhan kami dibenarkan.
- Konten Bertenaga SEO & Distribusi PR. Dapatkan Amplifikasi Hari Ini.
- Platoblockchain. Intelijen Metaverse Web3. Pengetahuan Diperkuat. Akses Di Sini.
- Sumber: https://www.quantamagazine.org/mathematicians-find-an-infinity-of-possible-black-hole-shapes-20230124/
- 1
- 10
- 11
- 2014
- 2021
- 2022
- a
- Tentang Kami
- atas
- AC
- akademik
- akselerator
- Menurut
- Akun
- Setelah
- Semua
- memungkinkan
- sudah
- antara
- jumlah
- dan
- Lain
- menjawab
- selain
- Mendaftar
- Menerapkan
- pendekatan
- argumen
- sekitar
- terkait
- anggapan
- secara otomatis
- kembali
- bola
- barcelona
- berdasarkan
- indah
- karena
- menjadi
- menjadi
- mulai
- makhluk
- Bertaruh
- Pertaruhan
- Luar
- lebih besar
- Black
- Black Hole
- lubang hitam
- Membosankan
- Bawah
- Istirahat
- luas
- bernama
- cambridge
- Bisa Dapatkan
- tidak bisa
- kasus
- pusat
- menantang
- ciri
- biaya
- Lingkaran
- keadaan
- kelas
- jelas
- Penulis Bersama
- kombinasi
- Umum
- kompleks
- rumit
- kompromi
- Menghubungkan
- pertimbangan
- konstruksi
- mengandung
- kosmos
- bisa
- sepasang
- membuat
- transaksi
- dekade
- menunjukkan
- menggambarkan
- terdeteksi
- ditentukan
- berbeda
- sulit
- Dimensi
- ukuran
- Terbagi
- melakukan
- Dont
- turun
- gambar
- selama
- Debu
- setiap
- mudah
- Timur
- ed
- efek
- Rumit
- Listrik
- tertanam
- cukup
- memastikan
- antusiasme
- persamaan
- Bahkan
- Acara
- Setiap
- bukti
- contoh
- Eksotik
- Menjelajahi
- memperpanjang
- tambahan
- sangat
- faktor
- akrab
- FAST
- Fitur
- bidang
- Fields
- Menemukan
- temuan
- Pertama
- tetap
- datar
- bentuk
- ditemukan
- dari
- lebih lanjut
- GAS
- Umum
- mendapatkan
- Memberikan
- diberikan
- bumi
- Go
- Pergi
- gaya berat
- besar
- lebih besar
- Setengah
- Sulit
- membantu
- belahan otak
- High
- lebih tinggi
- sangat
- memegang
- memegang
- Lubang
- Lubang
- berharap
- Horizons
- Seterpercayaapakah Olymp Trade? Kesimpulan
- Namun
- HTML
- HTTPS
- ide
- ide-ide
- diidentifikasi
- mengenali
- penting
- terkesan
- in
- termasuk
- termasuk
- makin
- luar biasa
- independen
- menunjukkan
- Tak terbatas
- Angka tak terbatas
- sebagai gantinya
- pedalaman
- diperkenalkan
- Jadian
- isu
- IT
- Diri
- hanya satu
- Menjaga
- pemeliharaan
- Jenis
- merajut
- besar
- lensa
- seumur hidup
- baris
- terkait
- hidup
- Panjang
- mencari
- membuat
- Membuat
- banyak
- Massa
- cocok
- matematika
- matematis
- secara matematis
- matematika
- hal
- makna
- Miami
- mungkin
- saat
- lebih
- paling
- pindah
- bergerak
- Misteri
- Alam
- perlu
- New
- berikutnya
- utara
- terkenal
- jumlah
- obyek
- objek
- sesekali
- anehnya
- ONE
- Buka
- seberang
- Opsi
- biasa
- asli
- Lainnya
- jelas
- kertas
- bagian
- tertentu
- khususnya
- lalu
- mungkin
- Secara fisik
- gambar
- Film
- bagian
- Tempat
- planet
- Planet
- plato
- Kecerdasan Data Plato
- Data Plato
- plus
- Titik
- poin
- kemungkinan
- mungkin
- berpotensi
- kekuasaan
- diprediksi
- Prediksi
- disajikan
- mencegah
- sebelumnya
- Perdana
- prinsip
- proses
- menghasilkan
- Diproduksi
- Produk
- bukti
- Rasakan itu
- terbukti
- Menarik
- murni
- pertanyaan
- menyadari
- dunia
- baru
- relevan
- tinggal
- wajib
- membutuhkan
- peneliti
- pembatasan
- mengakibatkan
- dihasilkan
- Hasil
- Cincin
- Kamar
- bulat
- Aturan
- Run
- Tersebut
- sama
- sektor
- Sektor
- tampaknya
- serius
- pengaturan
- Bentuknya
- berbentuk
- bentuk
- Menunjukkan
- disederhanakan
- menyederhanakan
- lebih kecil
- So
- padat
- larutan
- Solusi
- MEMECAHKAN
- beberapa
- suatu hari nanti
- agak
- Selatan
- Space
- spasi
- spasial
- Bicara
- Secara khusus
- kecepatan
- Berputar
- membagi
- Spot
- stabil
- Universitas Stanford
- Bintang
- Bintang
- awal
- mulai
- tinggal
- Stephen
- Masih
- cerita
- Penyelarasan
- seperti itu
- mendukung
- Permukaan
- manis
- pengambilan
- Berbicara
- mengatakan
- Grafik
- mereka
- teoretis
- hal
- hal
- berpikir
- pikir
- tiga
- tiga dimensi
- waktu
- untuk
- bersama
- terlalu
- puncak
- Total
- sentuhan
- terhadap
- jalur
- secara tradisional
- mengobati
- bawah
- memahami
- Alam semesta
- universitas
- Universitas Cambridge
- us
- biasanya
- Kekosongan
- nilai
- Nilai - Nilai
- variasi
- Menunggu
- cara
- webp
- Barat
- Apa
- apakah
- yang
- sementara
- SIAPA
- akan
- tanpa
- Kerja
- bekerja
- akan
- tahun
- penurut
- Kamu
- zephyrnet.dll
- nol