Versi aslinya dari cerita ini muncul di majalah Quanta.
Pada awal waktu dan pusat setiap lubang hitam terletak titik kepadatan tak terbatas yang disebut singularitas. Untuk menjelajahi teka -teki ini, kita mengambil apa yang kita ketahui tentang ruang, waktu, gravitasi, dan mekanika kuantum dan menerapkannya ke tempat di mana semua hal itu hancur. Mungkin, mungkin, tidak ada di alam semesta yang lebih menantang imajinasi. Fisikawan masih percaya bahwa jika mereka dapat membuat penjelasan yang koheren untuk apa yang sebenarnya terjadi di dalam dan sekitar singularitas, sesuatu yang akan muncul, mungkin pemahaman baru tentang apa ruang dan waktu yang dibuat.
Pada akhir 1960 -an, beberapa fisikawan berspekulasi bahwa singularitas mungkin dikelilingi oleh daerah yang mengaduk -aduk kekacauan, di mana ruang dan waktu dengan sembarangan tumbuh dan menyusut. Charles Misner dari University of Maryland menyebutnya sebagai “alam semesta Mixmaster,” setelah apa yang kemudian menjadi lini peralatan dapur yang populer. Jika seorang astronot jatuh ke dalam lubang hitam, “Seseorang dapat membayangkan itu mencampur bagian tubuh astronot dengan cara yang dicampur oleh seorang mixmaster atau telur yang mencampur kuning telur dan putih telur,” tulis Kip Thorne, seorang ahli fisika pemenang hadiah Nobel, kemudian menulis.
Teori relativitas umum Einstein, yang digunakan untuk menggambarkan gravitasi lubang hitam, menggunakan persamaan bidang tunggal untuk menjelaskan bagaimana kurva ruang dan materi bergerak. Tetapi persamaan itu menggunakan steno matematika yang disebut tensor untuk menyembunyikan 16 persamaan yang berbeda dan saling terkait. Beberapa ilmuwan, termasuk Misner, telah merancang asumsi penyederhanaan yang berguna untuk membiarkan mereka mengeksplorasi skenario seperti alam semesta Mixmaster.
Tanpa asumsi itu, persamaan Einstein tidak dapat diselesaikan secara analitis, dan bahkan dengan mereka itu terlalu rumit untuk simulasi numerik saat itu. Seperti alat yang mereka beri nama, ide -ide ini tidak masuk dari gaya. “Dinamika ini seharusnya menjadi fenomena gravitasi yang sangat umum,” kata Gerben Oling, seorang peneliti postdoctoral di University of Edinburgh. “Tapi itu sesuatu yang jatuh dari peta.”
Dalam beberapa tahun terakhir, fisikawan telah meninjau kembali kekacauan di sekitar singularitas dengan alat matematika baru. Tujuan mereka ada dua. Salah satu harapan adalah menunjukkan bahwa perkiraan yang dibuat Misner dan yang lainnya adalah perkiraan yang valid dari gravitasi Einstein. Yang lainnya adalah mendorong lebih dekat ke singularitas dengan harapan bahwa ekstrem mereka akan membantu mendamaikan relativitas umum dengan mekanika kuantum dalam teori gravitasi kuantum, yang telah menjadi tujuan fisikawan selama lebih dari seabad. Seperti yang dikatakan Sean Hartnoll dari University of Cambridge, “Waktunya sudah matang sekarang untuk ide -ide ini untuk sepenuhnya dikembangkan.”
Kelahiran Kekacauan Mixmaster
Thorne menggambarkan akhir 60 -an sebagai “zaman keemasan” untuk penelitian lubang hitam. Istilah “lubang hitam” baru saja digunakan secara luas. Pada bulan September 1969, dalam kunjungan ke Moskow, Thorne diberi naskah oleh Evgeny Lifshitz, seorang ahli fisika terkemuka Ukraina. Bersama dengan Vladimir Belinski dan Isaak Khalatnikov, Lifschitz telah menemukan solusi baru untuk persamaan gravitasi Einstein di dekat singularitas, menggunakan asumsi yang telah mereka rancang. Lifshitz takut sensor Soviet akan menunda publikasi hasil, karena bertentangan dengan bukti sebelumnya bahwa dia telah menulis bersama, jadi dia meminta Thorne untuk membagikannya di Barat.
Model lubang hitam sebelumnya diasumsikan simetri sempurna yang tidak ditemukan di alam, menunjukkan, misalnya, bahwa bintang adalah bidang yang sempurna sebelum runtuh menjadi lubang hitam, atau bahwa ia tidak memiliki muatan listrik bersih. (These assumptions allowed Einstein's equations to be solved, in the simplest form, by Karl Schwarzschild shortly after Einstein published them.) The solution that Belinski, Khalatnikov, and Lifschitz found, which came to be called the BKL solution after their initials, described what might happen in a messy, more realistic situation where black holes form from irregularly shaped objects. Hasilnya bukanlah peregangan ruang dan waktu yang mulus di dalamnya, tetapi lautan ruang yang menggembung dan waktu meregangkan dan mengompresi ke berbagai arah.
Thorne menyelundupkan kertas itu kembali ke Amerika Serikat dan mengirimkan salinannya kepada Misner, yang dia tahu berpikir di sepanjang baris yang sama. Ternyata Misner dan kelompok Soviet secara mandiri telah turun pada ide yang sama menggunakan asumsi dan teknik yang sama. Terlebih lagi, kelompok BKL “menggunakannya untuk menyelesaikan masalah terbesar yang belum terpecahkan pada era itu dalam relativitas matematika,” kata Thorne, mengenai keberadaan apa yang dikenal sebagai singularitas “generik”. Belinski, anggota terakhir yang bertahan dari trio BKL, baru -baru ini mengatakan dalam email bahwa deskripsi Misner yang jelas pada gilirannya membantunya memvisualisasikan situasi kacau di dekat singularitas yang mereka berdua terungkap.
