درون سیاه‌چاله‌ها چه چیزی پنهان است؟ نظریه اعداد پاسخی عجیب دارد

ذرات جدیدی در قلب سیاه‌چاله‌ها کشف شدند؟ دانشمندان نظریه‌ای جسورانه درباره ذرات بنیادی درون تاریک‌ترین نقاط جهان مطرح کرده‌اند.

کد خبر: ۹۱۵۴۵۰

تاریخ: ۰۹ فروردين ۱۴۰۵ - ۱۳:۴۲

زومیت: ذرات جدیدی در قلب سیاه‌چاله‌ها کشف شدند؟ دانشمندان نظریه‌ای جسورانه درباره ذرات بنیادی درون تاریک‌ترین نقاط جهان مطرح کرده‌اند.

ماهیت آنچه درون سیاه‌چاله وجود دارد، یکی از بزرگ‌ترین معماهای علم به شمار می‌رود. آیا این اجرام کیهانی دربردارنده دروازه‌هایی به جهان‌های دیگر هستند یا جهان‌هایی مستقل را در خود جای داده‌اند؟ گرچه چنین فرضیاتی مطرح شده‌اند، هنوز پاسخ قطعی در دسترس نیست. افق رویداد سیاه‌چاله‌ها، یعنی مرزی که گذر از آن به معنای عدم بازگشت است و حتی اطلاعات هم نمی‌توانند از آن فرار کنند، امکان بررسی مستقیم درون آن‌ها را سلب می‌کند.

براساس پیش‌بینی‌های فیزیک، در مرکز هر سیاه‌چاله نقطه‌ای با چگالی بی‌نهایت وجود دارد که با عنوان «تکنیگی» شناخته می‌شود. این مفهوم هرچند غیرقابل تصور است، در حال حاضر بهترین توضیحی محسوب می‌شود که علم برای توصیف ساختار درونی سیاه‌چاله‌ها ارائه می‌دهد.

بااین‌حال، ریاضیات دریچه‌ای نو به سوی فهم معمای درون سیاه‌چاله گشوده است. برخی نظریه‌پردازان بر این باورند که می‌توان این معما را با استفاده از مفاهیمی که بسیاری از ما از دوران تحصیل خود به خاطر داریم، توصیف کرد: اعداد اول. تحقیقات جدید نشان می‌دهند که ذراتی با خواص مرتبط با اعداد اول (که در این متن پریمون نامیده می‌شوند)، ممکن است در مرکز سیاه‌چاله‌ها وجود داشته باشند و به صورت چرخشی سازمان‌ پیدا کرده‌اند.

اریک پرلموتر، فیزیک‌دان موسسه فیزیک نظری فرانسه، معتقد است بسیاری از فیزیکدانان حوزه ذرات با جنبه‌های عمیق‌ نظریه اعداد آشنایی چندانی ندارند.

اعداد اول اعدادی طبیعی و مثبت هستند که تنها بر یک و خودشان قابل تقسیم‌اند. ویژگی مهمشان این است که هر عددی را می‌توان به صورت حاصل ضرب اعداد اول بیان کرد؛ به همین دلیل، اعداد اول واحدهای اساسی ریاضی محسوب می‌شوند و مشابه «ذرات بنیادی» در فیزیک، امکان تجزیه بیشتر آن‌ها وجود ندارد.

علاقه به اعداد اول در «فرضیه ریمان» ریشه دارد که توزیع ظاهراً تصادفی این اعداد را پیش‌بینی می‌کند. براساس این فرضیه، اگر اعداد اول را به ترتیب (۲، ۳، ۵، ۷، ۱۱ و غیره) شمارش کنیم، هیچ الگوی خاصی در مورد زمان پدیدارشدن آن‌ها وجود نخواهد داشت. با وجود اینکه این فرضیه از سال ۱۸۵۹ توسط برنهارد ریمان، ریاضیدان آلمانی مطرح شده، هنوز اثبات نشده است (و هر کس که آن را حل کند، جایزه یک میلیون دلاری دریافت خواهد کرد).

اگر جهان به جای چهار بعد، پنج بعد داشته باشد، تکینگی سیاه‌چاله تنها با استفاده از اعداد اول «گاوسی» قابل توصیف خواهد بود

بیش از ۱۲۰ سال پس از طرح فرضیه ریمان، فیزیک‌دانی به نام برنارد جولیا، ایده استفاده از ذرات بنیادی غیربرهمکنشی با سطوح انرژی مرتبط با اعداد اول را مطرح کرد. او این ذرات را «پریمون» نامید و دریافت که تابع ریاضی مورد استفاده برای توصیف خواص آن‌ها همان تابع زتای ریمان است که نقش کلیدی در فرضیه ریمان دارد.

تبلیغات

گرچه پریمون‌ها هنوز جنبه نظری دارند، تحقیقات اخیر نشان می‌دهد که ممکن است صرفاً یک اختراع ریاضی نباشند. مطالعه‌ای که سال ۲۰۲۵ توسط فیزیک‌دانان کمبریج انجام شد، حاکی از آن بود که قلمرو کوانتومی نزدیک به تکینگی سیاه‌چاله خود را به الگویی منظم و «هم‌شکل» از اعداد اول سازماندهی می‌کند؛ گویی ابری از گاز پریمونی در حال شکل‌گیری است. محققان در مقاله‌ای بعدی، حدس زدند که اگر جهان به جای چهار بعد، پنج بعد داشته باشد، تکینگی سیاه‌چاله تنها با استفاده از اعداد اول «گاوسی» قابل توصیف خواهد بود.

شان هارتنول، سرپرست تیم تحقیقاتی دانشگاه کمبریج، بیان کرد: «هنوز ابعاد و اهمیت همزمانی اعداد اول در نزدیکی تکینگی مشخص نیست.» بااین‌حال، وی بر جذابیت ارتباط این یافته‌ها با نظریه‌های گرانشی چندبعدی و حتی پتانسیل آن برای ارائه رویکردهای جدید به نظریه مکانیکی کوانتومی گرانش تأکید کرد.

پرلموتر که تحقیقات خود را بر اساس ایده‌های ریمان برای توصیف گرانش کوانتومی انجام داده، در مورد آینده این حوزه خوش‌بین است. او می‌گوید هدف از این پژوهش‌ها درک ساختار سیاه‌چاله‌ها در چارچوب گرانش کوانتومی است. یافته‌های اولیه نشان می‌دهد که این اجرام کیهانی توسط الگوهای منظمی سامان می‌یابند و نظریه اعداد می‌تواند ابزاری مناسب برای توصیف آن‌ها باشد.