Kõige kuulsam elav füüsik on välja pakkunud uue mooduse, kuidas lahendada üks kaasaegse füüsika kõige segasematest mõistatustest: Kas must auk saab universumist teavet kustutada? Stephen Hawkingi ja tema kaastöötajate sõnul võib vastus olla eitav - kui annate mustadele aukudele lopsaka juuksepea.
Seotud sisu
- Põgene musta augu aukust!
- Kas astronaudid elaksid läbi tähtedevahelise ussi augu?
"Kas see on lõplik vastus või mitte, on meie jaoks täiesti ebaselge, " ütleb Cambridge'i ülikooli teoreetilise füüsiku kaasautor Malcolm Perry. "Me ütleme, et see on samm edasi."
Musta augu kõige põhilisemas kirjelduses öeldakse, et see, mis sisse läheb, ei tule kunagi välja. Einsteini üldisele relatiivsusteooriale tuginedes, mis kirjeldab, kuidas gravitatsioon mõjutab kosmot, on must auk nii massiivne, et kõik, mis ületab selle serva või sündmuse horisondi, tõmmatakse sisse ja kaob igaveseks, isegi kerge.
Siis avastas Hawking 1970. aastatel, et mustad augud võivad ise kaduda. Tänu kvantmehaanika ennustustele arvavad füüsikud, et ruum ei ole vaakum, vaid on täidetud niinimetatud virtuaalsete osakestega, mis pilgu sisse ajavad ja eksisteerivad. Need osakesed ilmuvad paaridena, mis on hukule määratud niipea, kui nad üksteisega kokku puutuvad. Kuid kui paar ilmub musta augu sündmuse horisondi kummalegi poole, siis üks neelab alla ja teine kiirgub kosmosesse.
Põgenev kiirgus varastab mustast august väljudes energiat, nii et must auk kaotab aja jooksul massi. See aurustub lõpuks olemasolust. Hawkingi arvutuste kohaselt ei sisalda püsiv kiirgus - kadunud musta augu ainus jälje - kasulikku teavet selle kohta, kuidas must auk tekkis ja mida see sõi.
See on probleem füüsikutele, kes loodavad ühendada suhtelisuse kvantmehaanikaga, mis enamiku ekspertide sõnul keelab teabe kadumise. Hajutage entsüklopeedia, põletage see või kaotage see musta augu hämmastavalt tugevaks raskuseks ja selle jäänused peavad alati sisaldama vihjeid, mis teoreetiliselt võimaldavad lindil ümber kerida ja selle algset sisu teada saada.
Seda pöörduvust otsides vaatas Hawking läbi oma algsed arvutused. Ajal, mil ta pakkus välja musta augu kiirgust, olid matemaatilised teoreemid väljastpoolt vaadates joonistanud mustad augud üsna funktsionaalsete üksustena. Kõik, mida sai mõõta, oli musta augu kogumass ja laeng, aga ka see, kui kiiresti see keerles.
Uus töö, mis avaldati sel nädalal veebis eeltrükisaidile arxiv.org, annab kosmilisele koletisele täiendavaid eristavaid tunnuseid, mida nimetatakse karvadeks, sel juhul vaakumis toimuvateks minutimuudatusteks otse sündmuse horisondi lähedal.
"Näitame, et kui viskate midagi musta auku õigesti, saate implanteerida juukseid, " ütleb teoreetiline füüsik Andrew Strominger Harvardi ülikoolist. Tema ja ta kolleegid illustreerivad seda laetud osakestega.
Nagu energiat, ei saa ka elektrilaengut tekkida ega hävitada. Kuna laeng peab universumis säilima, viitavad Hawking ja tema kaasautorid, et sündmuse horisondi ületanud laetud osakesed võivad jätta jäljed iseendast kosmoses imelike valguseosakeste kujul, mida nimetatakse pehmeteks footoniteks ja millel pole energiat. Need veidrad footonid muudavad kosmoseaja vaakumi ja võimaldavad sellel säilitada teavet originaalosakeste kohta.
Hawking ja tema kolleegid teevad ettepaneku, et muudetud vaakum salvestaks musta auku pinnal olevat teavet kolmemõõtmeliste objektide kohta samal viisil, nagu hologramm toimib tasapinnalise pildi 3D-kujutisena.
"See, kas üldrelatiivsusteaduste matemaatika seda võimaldab, on üsna peen, " ütleb Teoreetilise Füüsika Perimeetri Instituudi teoreetiline füüsik Lee Smolin. Smolin pooldab mustade aukude kvantmõtte selgitamist nende servade asemel, tuginedes nende keskpunktidele, lisades, et ta ootab teistelt ekspertidelt uue paberi matemaatika kontrollimist.
Keegi pole veel arvutustes viga teatanud, kuid on hakanud ilmnema mure, et teooria on parimal juhul puudulik. Sabine Hossenfelder Põhjamaade Teoreetilise Füüsika Instituudist seab kahtluse alla, kui palju teavet kavandatud pehmed juuksed võiksid kodeerida. Ta juhib tähelepanu ka sellele, et paber ei selgita, kuidas karvad, mis kaoksid koos musta auguga, kui need aurustuksid, viiksid nende andmed allesjäänud kiirgusse.
"Ma pole üldse veendunud, et Hawkingi, Perry ja Stromingeri väljapakutud uus idee lahendab teabe kadumise probleemi, " kirjutab ta ajaveebis Backreaction. “Kuid see tundub huvitav avenüü, mida tasub veelgi uurida. Ja olen kindel, et näeme edasist uurimist. ”
