Albert Ajnštajnova teorija opšte relativnosti, iako izuzetno uspešna, nije potpuna. Jedan od ključnih izazova ove teorije je pojava singularnosti – tačke u prostoru-vremenu gde gustina postaje beskonačna i zakrivljenost prostor-vremena postaje neograničena. Ove singularnosti se javljaju u centrima crnih rupa, gde prostor, vreme i materija postaju „zgnječeni“ i „rastegnuti“ u nepostojanje, što dovodi do sloma poznatih zakona fizike.
Rodžer Penrouz, dobitnik Nobelove nagrade za fiziku, postavio je teoriju poznatu kao kosmička cenzura, koja sugeriše da su singularnosti „obučene“ horizontom događaja crnih rupa, što znači da ih ne možemo posmatrati. Prema ovoj pretpostavci, crna rupa skriva singularnost iza svog horizonta događaja, omogućujući da fizika u ostatku univerzuma bude „normalna“ i primenljiva.
Međutim, pitanje da li je kosmička cenzura potpuno tačna ostaje nedokazano već više od pola veka. Nedavna istraživanja, međutim, nude novu perspektivu, uzimajući u obzir uticaj kvantne mehanike na crne rupe. U tradicionalnim modelima, kvantni efekti su zanemareni, ali kvantna mehanika, koja vlada mikrosvetom čestica i atoma, može uticati na ponašanje crnih rupa.
Kada se kvantna mehanika uključi u opis crnih rupa, nastaju takozvane kvantne crne rupe. Iako su crne rupe u kvantnom svetu još uvek misterija, predloženo je da kvantna mehanika može modificirati postojeće singularnosti, skrivajući ih ili „oblačeći“ ih na način koji je dosad bio nepoznat. Ovaj koncept, poznat kao kvantna kosmička cenzura, predstavlja teoriju koja tvrdi da kvantni efekti mogu postaviti granice i skrivanje singularnosti, čak i kada bi se klasični modeli slomili.
U novom radu objavljenom u Physical Review Letters, istraživači su predstavili kvantnu verziju Penrouzove nejednakosti. Ova nejednakost povezuje ukupnu energiju prostor-vremena s entropijom crnih rupa, sa dodatkom da kvantna materija u crnim rupama igra ključnu ulogu u ovoj dinamici. Ova kvantna Penrouzova nejednakost može biti ključna za rigoroznu formulaciju kvantne kosmičke cenzure i pruža uvide u to kako bi kvantni efekti mogli rešiti pitanje golih singularnosti.
Teorija kvantne gravitacije, koja bi trebalo da objasni kako kvantna mehanika i gravitacija funkcionišu zajedno, i dalje ostaje nedostupna u potpunosti. Međutim, korišćenje poluklasične gravitacije, gde se prostor-vreme opisuje opštom relativnošću, a materija kvantnom mehanikom, nudi načine za istraživanje kvantnih crnih rupa. Rezultati ovog istraživanja ukazuju na to da kvantna kosmička cenzura, koja skriva singularnosti u kvantnim crnim rupama, može biti tačna.
Ova otkrića mogu značiti da, iako prostor i vreme mogu doći do kraja na singularitetima, kvantna mehanika „sakriva“ ovu sudbinu od nas, sprečavajući nas da uočimo beskonačnu gustinu ili zakrivljenost koja se javlja u tim tačkama. Na taj način, kvantna mehanika možda pruža rešenje za jedan od najvećih izazova u astrofizici i matematičkoj fizici.
