Stephen Hawking: Nema crnih rupa

Ova označena slika označava nekoliko značajki simulacije, uključujući horizont događaja crne rupe. (Slika zasluga: NASA -in centar Goddard Space Flight Center/J. Schnittman, J. Krolik (JHU) i S. Noble (RIT))

O čitanju novog rada od Stephen Hawking koji se ovaj tjedan pojavio na internetu, bilo bi vam oprošteno da mislite da nas svjetski poznati britanski fizičar lažira. Hawkingovo neobjavljeno djelo - naslovljeno Očuvanje informacija i prognoza vremena za crne rupe 'i učitano u uslugu arXiv preprint - izjavljuje da' nema crnih rupa . '

ANALIZA: Hawking: Veliki znanstvenik, loš kockar

Imajte na umu da je Hawkingova temeljna teorija isparavanja crnih rupa revolucionirala naše shvaćanje da gravitacijski behemoti nisu besmrtni; putem kvantnog zamaha propuštaju čestice (a time i masu) putem 'Hawkingovog zračenja' tijekom vremena. Štoviše, astronomi pronalaze nove i uzbudljive načine za otkrivanje crnih rupa - čak rade na mreži interferometra koja bi uskoro mogla biti u mogućnosti izravno prikazati horizont događaja crne rupe !

Profesor Stephen Hawking govori o 'Zašto bismo trebali ići u svemir' za NASA -in niz predavanja, 21. travnja 2008.(Kredit za sliku: NASA/Paul Alers)

Je li se Hawking predomislio? Jesu li crne rupe samo plod naše kolektivne imaginacije? Jesu li istinite sve te teorijske ludorije o 'alternativnim' teorijama Kosmosa ?!

Na sreću ne.

Stephen Hawking nije promijenio mišljenje o cijeloj stvari s crnom rupom, ali je u središte pozornosti bacio složeni paradoks fizike, koji je posljednjih 18 mjeseci grizao srce teorijske fizike.

Crne rupe su čudna područja u kojima je gravitacija dovoljno jaka da savije svjetlost, iskrivi prostor i iskrivi vrijeme. [Pogledajte kako crne rupe funkcioniraju na ovoj infografici guesswhozoo.com.](Slika zasluga: Karl Tate, suradnik guesswhozoo.com)

Klub boraca Black Hole

Sve se svodi na sukob između dvije temeljne ideje u fizici koje kontroliraju samu strukturu našeg Svemira; sukob Einsteinove opće relativnosti i kvantne dinamike. I dogodi se da ekstremno okruženje u crnoj rupi i oko nje čini savršen 'borilački klub' za dvije teorije. No, koje je prvo pravilo kluba za borbu protiv crnih rupa? Ne govorite o vatrozidu da se ne biste uvukli u raspravu s teoretskim fizikom.

VIDEO: Hawking: Moramo napustiti Zemlju

Na predavanju Kalifornijskog instituta za tehnologiju (Caltech) u travnju 2013 , Hawking i drugi istaknuti teoretski fizičari imali su priliku opisati postojeći problem. Kip Thorne iz Caltecha, na primjer, opisao je paradoks vatrozida kao 'goruće pitanje u teorijskoj fizici'.

Sama osnova ovog gorućeg pitanja je stvar koja crne rupe čini crnim - horizont događaja . U svom najosnovnijem obliku, horizont događaja crne rupe je točka u kojoj čak ni svjetlost ne može pobjeći iz gravitacijskih kandži velike singularnosti crne rupe. Ako svjetlost ne može pobjeći, razumljivo je da će se u svemiru pojaviti kao crna kugla. To je kozmička jednosmjerna ulica: sve ulazi, ništa ne izlazi.

Nesretni astronaut

U svemiru opće relativnosti, za astronauta koji je imao nesreću pasti prema crnoj rupi, on ili ona ne bi primijetili ništa loše dok su prolazili kroz horizont događaja. Bio bi to prilično miran događaj, bez drame. 'Iako ste kasnije osuđeni na propast i naići ćete na vrlo jake gravitacijske sile koje će vas razdvojiti', rekao je fizičar s Caltecha John Preskill na događaju u Caltechu 2013. godine. [Najčudnije crne rupe u svemiru]

Međutim, kvantni svemir proturječi ovoj ideji horizonta događaja bez drame kako je predviđena općom relativnošću.

Godine 2012. skupina fizičara na čelu s Josephom Polchinskim sa Kalifornijskog sveučilišta u Santa Barbari otkrila je svoje otkriće da ako crne rupe uistinu ne unište informacije - stajalište koje sam Hawking nevoljko zagovara - i da te informacije mogu pobjeći iz crne rupe kroz Hawkingovo zračenje, mora da postoji bijesan pakao unutar horizonta događaja koji nazivaju 'vatrozid'.

U ovom slučaju, umjesto da padne u horizont događaja bez drame, naš nesretni astronaut izgorio je prije nego što ga je plima razbila. Ovo je sama antiteza 'bez drame' i, prema tome, paradoks.

ANALIZA: Smrt spaljivanjem vatrozida Black Hole To će biti

Taj prividni sukob između onoga što predviđa opća relativnost i onoga što predviđa kvantna dinamika - dva vrlo utemeljena polja u fizici - upravo je ono što teoretski fizičari pokušavaju razumjeti. Čini se da je ovo još jedna situacija u kojoj gravitacija i kvantna dinamika ne igraju lijepo čije rješenje može promijeniti način na koji promatramo Svemir.

Stoga, kada Hawking, jedan od ključnih igrača u velikoj raspravi o vatrozidu, napiše kratak rad na tu temu (bez obzira na to je li objavljen ili nije) svijet to primi na znanje.

Hawkingovo rješenje paradoksa uklanja horizont događaja crne rupe, uklanjajući paradoks; nema horizonta događaja, nema vatrozida. No rečeno nam je da sve crne rupe imaju horizonte događaja - granicu koju ne možete prijeći ili biti zauvijek izgubljeni unutar crne rupe - što daje? [No Escape: How Black Holes Work (Infographic)]

Hawking smatra da ideju iza horizonta događaja treba preraditi. Umjesto da horizont događaja bude definitivna linija iza koje čak ni svjetlost ne može pobjeći, Hawking priziva 'prividni horizont' koji mijenja oblik prema kvantnim fluktuacijama unutar crne rupe - to je gotovo poput 'sive zone' za ekstremnu fiziku. Prividni horizont ne bi narušio ni opću relativnost ni kvantnu dinamiku ako je regija neposredno iza prividnog horizonta zamršeni, kaotični nered informacija.

VIJESTI: Sablasna veza: Crvotočine i kvantni svijet

'Dakle, poput vremenske prognoze na Zemlji, informacije će se učinkovito izgubiti, iako ne bi došlo do gubitka unitarnosti', piše Hawking. To u osnovi znači da iako informacije mogu pobjeći iz crne rupe, njezina kaotična priroda osigurava da se ne mogu tumačiti, zaobilazeći paradoks vatrozida.

Ne treba ni naglašavati da je ovaj rad učinio malo kako bi uvjerio Polchinskog. 'Gotovo zvuči kao da (Hawking) zamjenjuje vatrozid zidom kaosa, što bi mogla biti ista stvar,' rekao je za New Scientist .

Velik dio teorijske rasprave teško je dokučiti i rezultat je izračuna fizičkih događaja koje nikako ne možemo doživjeti u svakodnevnom životu. Ali nemojte ovu pogrešnu raspravu zamijeniti isključivo argumentom u zajednici teorijske fizike. Njegovi temelji ukorijenjeni su u sve većoj nelagodi koju osjećamo zbog neusklađenosti opće relativnosti i kvantne dinamike (osobito uloge koju gravitacija igra u kvantnom svijetu), problema koji se ne može riješiti našim trenutnim razumijevanjem svemira.

Uostalom, radi se o tim znanstvenim problemima za koje gradimo akceleratore čestica vrijednih više milijardi dolara.

Izvor: Vijesti iz prirode

Ovaj članak dao je Discovery News .