Mecanica cuantică înseamnă că unele orbite ale găurilor negre sunt imposibil de prezis

Chiar dacă ai putea măsura locațiile a trei găuri negre cât mai precis posibil din punct de vedere fizic, tot s-ar putea să nu știi unde s-ar duce găurile negre. Dansul complex al unui astfel de trio poate fi atât de haotic încât mișcările sunt fundamental imprevizibile, arată noile simulări pe computer.

Căile a trei găuri negre care orbitează una în jurul celeilalte pot fi calculate pe baza pozițiilor și vitezelor lor la un moment dat. Dar, în unele cazuri, orbitele depind atât de sensibil de pozițiile exacte ale găurilor negre, încât incertitudinea fizicii cuantice intră în joc. Micile incertitudini cuantice în specificarea locațiilor obiectelor pot exploda pe măsură ce rotațiile găurilor negre continuă de-a lungul a zeci de milioane de ani, raportează astrofizicianul Tjarda Boekholt și colegii săi în aprilie. Anunțuri lunare ale Societății Regale de Astronomie. Deci viitorul îndepărtat al orbitelor găurilor negre este imposibil de prevăzut.

O astfel de sensibilitate extremă la condițiile inițiale este cunoscută sub numele de haos. Noul studiu sugerează, în cazul a trei găuri negre, „mecanica cuantică imprimă haosul universului la un nivel fundamental”, spune astrofizicianul Nathan Leigh de la Universidad de Concepción din Chile, care nu a fost implicat în cercetare.

În sistemele haotice, micile schimbări pot genera rezultate extrem de diferite. Exemplul clasic este un fluture care își bate aripile, modificând astfel tiparele vremii, producând posibil o tornadă îndepărtată care altfel nu s-ar fi format (SN: 9/16/13). Acest haos apare și în orbitele a trei găuri negre și în alte colecții de trei sau mai multe obiecte, ceea ce face ca astfel de orbite să fie dificil de calculat, o enigma cunoscută sub numele de problema celor trei corpuri.

Pentru a testa dacă mișcările găurilor negre erau previzibile, Boekholt, de la Universitatea din Coimbra din Portugalia, și colegii săi au verificat dacă pot rula simulări computerizate ale orbitelor atât înainte, cât și înapoi și să obțină același rezultat. Pornind de la un set dat de locații pentru trei găuri negre inițial staționare, cercetătorii au evoluat acele orbite înainte în timp până la un punct final cu zeci de milioane de ani în viitor. Apoi, au derulat simularea, inversând mișcările pentru a vedea dacă găurile negre au ajuns de unde au plecat.

Simulările pe computer au un nivel limitat de precizie. În acest caz, de exemplu, locațiile găurilor negre erau cunoscute doar de un anumit număr de zecimale. Acea micuță imprecizie poate crește de-a lungul a milioane de ani de simulare.

Conform mecanicii cuantice, este imposibil să se determine poziția oricărui obiect mai bine decât o distanță absolut mică numită lungimea Planck, de aproximativ 1,6 ori 10.-35 metri, sau 16 miliarde de trilioane de trilioane de milimetru (SN: 4/8/11). Cu toate acestea, chiar și cu o precizie de dimensiunea lungimii Planck, cercetătorii au descoperit că aproximativ 5% din timp cele trei găuri negre nu s-ar întoarce în aceleași puncte atunci când simularea a fost inversată. Asta înseamnă că, chiar dacă ai măsura unde se află găurile negre până la limita mecanică cuantică, nu ai putea derula înapoi pentru a afla de unde au venit.

„Aceste sisteme sunt fundamental ireversibile”, spune Boekholt. „Nu poți merge înainte și înapoi pentru aceste 5% dintre sistemele din natură. Și acesta a fost un rezultat destul de surprinzător.”

Rezultatul este teoretic și nu poate fi aplicat găurilor negre reale, spune astrofizicianul Nicholas Stone de la Universitatea Ebraică din Ierusalim. De exemplu, erorile de măsurare ar afecta importanța fizicii cuantice. Dar asta nu scade importanța studiului, spune el: „Este încă destul de interesant din perspectivă conceptuală”.