Учёные из Венского технического университета и Франкфуртского университета имени Гёте впервые вывели точную математическую формулу, описывающую кристалл пространства-времени — теоретический объект, при коллапсе которого образуется чёрная дыра. Исследование опубликовано в журнале Physical Review Letters.
Идея о том, что пространство-время способно «кристаллизоваться», существует давно, однако математически её никто не мог описать с 1993 года, когда компьютерное моделирование впервые указало на такую возможность. Кристалл пространства-времени — это особое критическое состояние, при котором пространство-время организуется в структурированный повторяющийся узор. Малейшее добавление энергии переводит эту структуру в чёрную дыру — примерно так же, как вода на границе замерзания при ничтожном охлаждении превращается в лёд.
Чтобы решить задачу, учёные применили нестандартный подход: вместо привычных четырёх измерений они решали уравнения в бесконечном числе измерений. Как ни парадоксально, это упростило математику — часть сложностей, делавших задачу неразрешимой, в таком пространстве просто исчезла. Полученное решение затем удалось перенести обратно в четырёхмерную вселенную. «Наша методика оказалась удивительно стабильной. Это даёт нам новый способ изучения явлений, связанных с чёрными дырами, которые ранее нельзя было анализировать аналитически», — отметил соавтор работы Флориан Экер.
Авторы подчёркивают, что речь идёт о микроскопических чёрных дырах, которые возникают не в результате катастрофического взрыва звезды, а из тонкого критического состояния пространства-времени, допускаемого общей теорией относительности Эйнштейна.