naukaWiadomości promowane

Stephen Hawking: powinniśmy jeszcze raz przemyśleć kwestię czarnych dziur

Fizycy uwielbiają czarne dziury ponieważ pozwalają im one poddać ich teorie ostatecznej próbie. Z tego samego powodu jednocześnie ich nienawidzą. Stephen Hawking, który zajmuje się zagadnieniem czarnych dziur przez większą część swojej zawodowej kariery, wie o tym doskonale. W swoim najnowszym artykule proponuje on radykalną rewizję tego, w jaki sposób myślimy o czarnych dziurach.

Tuż przed drugą wojną światową dwaj fizycy, Robert Oppenheimer oraz Hartland Snyder, posługując się równaniami Einsteina, opisali proces grawitacyjnego zapadania się gwiazdy pod własnym ciężarem. Jeśli gwiazda jest odpowiednio masywna, powstały w ten sposób obiekt będzie punktem – osobliwością – o grawitacji tak silnej, że nic, nawet światło, nie będzie w stanie go opuścić. W takim modelu w pewnej odległości od czarnej dziury znajduje się horyzont zdarzeń, czyli granica, po przekroczeniu której nie będzie już powrotu. Oddziela ona obserwatora czarnej dziury od zdarzeń, o których nie może on nigdy otrzymać żadnych informacji.

Jednak na początku lat siedemdziesiątych Stephen Hawking do opisu osobliwości i czarnych dziur zastosował fizykę kwantową. Ze zdumieniem odkrył, że, w takim ujęciu, czarne dziury wcale nie są aż takie „czarne” ponieważ emitują promieniowanie cieplne. Im mniejsza czarna dziura, tym więcej powinna go emitować. Czarne dziury, emitując promieniowanie, powinny też z czasem zanikać, a wraz z nimi powinny znikać wszystkie informacje, które miały tego pecha, że się w nich znalazły.

Problem polega na tym, że informacja nie może zniknąć bez śladu, a po „wyparowaniu” czarnej dziury nie pozostałoby nic do identyfikacji tego, co do niej wpadło, ponieważ promieniowanie cieplne unosi tylko informację o temperaturze czarnej dziury. Powstał więc „paradoks informacyjny”, zagadnienie, które do tej pory nie zostało rozstrzygnięte.

W swojej najnowszej pracy Hawking proponuje nowe podejście do zagadnienia czarnych dziur, które w pewnym sensie łączyłoby dwa „zwaśnione” obozy fizyków – tych, którzy twierdzą, że czarne dziury nie są wieczne i znikają wraz z wszystkimi informacjami, oraz tych, którzy uważają, że coś takiego jest niemożliwe. Tylko aby to osiągnąć, Hawking proponuje właściwie nową definicję czarnej dziury. Według niego wokół czarnej dziury nie tworzy się absolutny horyzont zdarzeń, a więc nigdy nie powstaje zamknięty obszar, z którego nic nie może uciec.

„Brak horyzontu zdarzeń oznacza, że nie ma czarnych dziur – w tym znaczeniu, że światło nie może z nich uciec,” pisze Hawking.

Istniejący według niego horyzont „pozorny”, umożliwiałby wydostanie się na zewnątrz informacjom na temat tego, co wpadło do czarnej dziury. Jednakże informacje te byłyby przez czarną dziurę tak zniekształcone, że nie dawałyby żadnej możliwości odtworzenia tego, co do niej wpadło. Hawking przyrównuje ten proces do prognozowania pogody – tak jak nie można ułożyć pewnej prognozy pogody na więcej niż kilka dni, tak z promieniowania opuszczającego czarną dziurę nie można wywnioskować co do niej wpadło. Stąd tytuł jego pracy brzmi „Zachowanie informacji i prognoza pogody dla czarnych dziur”.

Sama praca ma tylko cztery strony (z przypisami) i nie została jeszcze zrecenzowana przez innych naukowców. Ale już teraz można spodziewać się, że oba obozy fizyków będą chciały podważyć rozumowanie Hawkinga, co tylko przysłuży się debacie na temat natury czarnych dziur.

Zdjęcie: Wikipedia


podobne treści