Najpoznatiji živi fizičar predložio je novi način rješavanja jedne od najnezapadnijih zagonetki u modernoj fizici: Može li crna rupa izbrisati podatke iz svemira? Prema Stephenu Hawkingu i njegovim suradnicima, odgovor bi mogao biti ne - ako crnim rupama date bujnu glavu kose.
Povezani sadržaj
- Bijeg iz ponora crne rupe!
- Bi li astronauti preživjeli međuvjekovno putovanje kroz crvotočinu?
„Da li je to konačan odgovor ili ne, za nas je potpuno nejasno“, kaže koautor Malcolm Perry, teorijski fizičar sa Sveučilišta u Cambridgeu. "Kažemo da je korak na tom putu."
Najosnovniji opis crne rupe kaže da ono što dolazi nikad ne nastaje. Na temelju Einsteinove opće teorije relativnosti, koja opisuje kako gravitacija utječe na kosmos, crna rupa je toliko masivna da se sve što pređe preko njezina ruba ili horizonta događaja uvuče i izgubi zauvijek, čak i svjetlost.
Tada je u 1970-ima Hawking otkrio da same crne rupe mogu nestati. Zahvaljujući predviđanjima kvantne mehanike, fizičari misle da prostor nije vakuum, već je ispunjen takozvanim virtualnim česticama koje namignu i izlaze iz postojanja. Te se čestice pojavljuju u parovima koji su osuđeni na uništenje čim dođu u kontakt. No, ako se par pojavi s obje strane horizonta crne rupe, jedan se proguta, a drugi zrači u svemir.
Nastalo zračenje krade energiju iz crne rupe kako odmiče, tako da crna rupa s vremenom gubi masu. Na kraju isparava iz postojanja. Prema Hawkingovim proračunima, dugotrajno zračenje - jedini trag nestale crne rupe - ne sadrži nikakve korisne podatke o tome kako se crna rupa formirala i šta je jela.
To je problem fizičarima koji se nadaju ujedinjenju relativnosti s kvantnom mehanikom, za koje većina stručnjaka kaže da zabranjuje gubitak informacija. Razbijte enciklopediju, spalite je ili izgubite na neverovatno jakoj gravitaciji crne rupe, a njeni ostaci moraju uvijek sadržavati tragove koji, u teoriji, dopuštaju premotavanje vrpce i poznat je njezin izvorni sadržaj.
U potrazi za ovom reverzibilnošću, Hawking se osvrnuo na svoje izvorne proračune. U vrijeme kad je predložio zračenje crne rupe, matematički teoremi slikali su crne rupe kao prilično bezoblične cjeline posmatrane izvana. Sve što se moglo izmjeriti bila je ukupna masa i naboj crne rupe, kao i brzina okretanja.
Novi rad, koji je ovog tjedna objavljen na web stranici prije ispisa arxiv.org, daje kozmičkom monstrumu dodatne prepoznatljive značajke poznate kao "dlačice", u ovom slučaju minutne promjene u vakuumu neposredno izvan horizonta događaja.
„Pokazujemo da ako nešto bacate u crnu rupu na pravi način, možete implantirati kosu“, kaže teorijski fizičar Andrew Strominger sa Sveučilišta Harvard. On i njegove kolege to ilustriraju nabijenim česticama.
Poput energije, električni naboj se ne može stvoriti niti uništiti. Kako se naboj mora sačuvati u svemiru, Hawking i njegovi koautori sugeriraju da nabijene čestice koje prolaze kroz horizont događaja mogu ostaviti tragove sebe u prostoru u obliku čudnih čestica svjetlosti, zvanih mekani fotoni, koji nemaju energije. Ovi bizarni fotoni mijenjaju vakuum svemira i omogućuju mu da sačuva podatke o izvornim česticama.
Hawking i njegovi kolege predlažu da izmjenjeni vakuum može pohraniti informacije o trodimenzionalnim objektima na površini crne rupe na isti način na koji hologram djeluje kao 3D prikaz ravne slike.
"Da li to dopušta matematika opće relativnosti prilično je suptilno", kaže Lee Smolin, teorijski fizičar na Institutu za teorijsku fiziku Perimetar. Smolin umjesto toga favorizira kvantna objašnjenja crnih rupa na temelju njihovih središta umjesto njihovih rubova, dodajući da će on tražiti druge stručnjake da provjere matematiku na novom papiru.
Još nitko nije izvijestio o pogrešci u proračunima, ali počela se pojavljivati zabrinutost da je teorija u najboljem slučaju nepotpuna. Sabine Hossenfelder iz Nordijskog instituta za teorijsku fiziku postavlja pitanje koliko informacija bi predložena meka kosa mogla kodirati. Ona također ističe da rad ne objašnjava kako će dlake, koje bi nestale s crnom rupom nakon što bi isparile, prenijeti svoje podatke radijaciji koja ostaje.
"Uopće nisam uvjerena da nova ideja koju su predložili Hawking, Perry i Strominger rješava problem gubitka informacija", piše na blogu Backreaction. "Ali čini se zanimljiv put koji vrijedi dodatno istražiti. A siguran sam da ćemo vidjeti daljnja istraživanja. "
