Три черных дыры поставили крест на предсказании будущего
Португальские ученые смоделировали гравитационное взаимодействие трех черных дыр и доказали, что движение системы не всегда возвращается в начальную точку отсчета, если наблюдать его в обратном течению времени направлении: от будущего к прошлому. Группа исследователей из Университета Авейру в Португалии в своей работе проверяла, выполняется ли Т-симметрия при гравитационном взаимодействии сверхмассивных объектов. В теории, Ньютоновские законы движения и Всемирного тяготения не зависят от того, в какую сторону направить ось времени — вперед или назад. Если проинтегрировать какое-либо уравнение по времени, а затем провести обратное интегрирование, то полученное уравнение опишет состояние системы в начальный момент движения. Единственное различие — в направлении (знаке) скорости. Это и есть Т-симметрия законов физики или симметрия по отношению к обращению времени.
Т-симметрия позволяет ученым предсказывать, что будет со Вселенной в будущем. Однако «заглянуть» дальше, чем на несколько миллионов лет, пока не удается. Виноват хаос — неразбериха в пространстве-времени вселенского масштаба, когда в дело вмешивается нелюбимая многими госпожа Случайность. Хаос и Т-инвариантность законов физики не уживаются на одной площади. Чтобы их рассудить, португальские ученые призвали на помощь разработанный ими ранее программный код для N-тела «Брут» (Brutus) и три виртуальные массивные черные дыры.
Физикам давно известна проблема гравитационного взаимодействия трех тел. Пока в системе два тела, вместе они вращаются вокруг общего центра. Такую модель можно описать с достаточной точностью. Уравнения движения при этом остаются неизменными относительно времени. Но как только добавляется третье тело, их орбиты начинают «плясать». Возвращается ли система в начальную точку, если запустить процесс из финала на старт? Проверяли в два этапа. В первой части расчета три черных дыры из состояния покоя запустили навстречу друг другу. В результате сложного гравитационного взаимодействия одна из черных дыр покинула систему. Во втором этапе ученые проверяли, вернется ли система в первоначальное состояние.
Оказалось, что в 5% случаев даже малейшее возмущение Планковской длины приводит к тому, что система из таких огромных тел, как черные дыры, не возвращается в исходное состояние. Планковская длина составляет 1,6*10-35 метров — это минимальное расстояние, доступное ученым, граница, после которой законы физики перестают работать. Учитывая длину возмущения и размеры исследуемых объектов, ученые сделали вывод о степенной зависимости количества случаев нарушения Т-симметрии от числа тел, участвующих во взаимодействии. Это означает, что невозможно точно предсказать исход взаимодействия N космических тел, если в системе их больше трех.
