Nejslavnější žijící fyzik navrhl nový způsob řešení jednoho z nejasných hádanek moderní fyziky: Může černá díra vymazat informace z vesmíru? Podle Stephena Hawkinga a jeho spolupracovníků může být odpověď ne - pokud dáte černým dírám svěží hlavu vlasů.
Související obsah
- Unikněte z propasti Černé díry!
- Přežili by astronauti mezihvězdnou cestu červí dírou?
„To, zda je to konečná odpověď, je pro nás zcela nejasné, “ říká spoluautor Malcolm Perry, teoretický fyzik na University of Cambridge. "Říkáme, že je to krok na cestě."
Nejzákladnější popis černé díry uvádí, že to, co se děje, nikdy nevyjde. Na základě Einsteinovy obecné teorie relativity, která popisuje, jak gravitace ovlivňuje vesmír, je černá díra tak masivní, že cokoli překračující její okraj nebo horizont událostí je navždy zataženo a ztraceno, dokonce i světlo.
V 70. letech pak Hawking zjistil, že černé díry mohou zmizet. Díky předpovědím kvantové mechaniky si fyzici myslí, že prostor není vakuum, ale je naplněn tzv. Virtuálními částicemi, které mrkají dovnitř a ven z existence. Tyto částice se objevují v párech, které jsou odsouzeny k zničení, jakmile se dostanou do vzájemného kontaktu. Pokud se však pár objeví na obou stranách horizontu události černé díry, jeden se polkne a druhý vyzařuje do vesmíru.
Unikající záření ukradne energii z černé díry, když odchází, takže černá díra časem ztrácí hmotu. To nakonec vyprchá z existence. Podle Hawkingových výpočtů přetrvávající záření - jediná stopa zaniklé černé díry - neobsahuje žádné užitečné informace o tom, jak se černá díra utvořila a co snědla.
To je problém pro fyziky, kteří doufají, že spojí relativitu s kvantovou mechanikou, což většina odborníků tvrdí, že ztrátu informací zakazuje. Skartujte encyklopedii, spálte ji nebo ji ztratte ve strašně silné gravitaci černé díry a její zbytky musí vždy obsahovat stopy, které teoreticky umožňují navinutí pásky a znát její původní obsah.
Při hledání této vratnosti Hawking přehodnotil své původní výpočty. V té době, kdy navrhoval vyzařování černé díry, matematické věty malovaly černé díry jako poměrně nevýrazné entity, když se na ně dívaly zvenčí. Všechno, co bylo možné měřit, byla celková hmotnost a náboj černé díry a také to, jak rychle se točil.
Nová práce, publikovaná online tento týden na předtiskové stránce arxiv.org, poskytuje kosmickým monstrám další charakteristické rysy známé jako „chloupky“, v tomto případě drobné změny vakua těsně za horizontem události.
"Ukazujeme, že pokud něco hodíte do černé díry správným způsobem, můžete si implantovat vlasy, " říká teoretik fyzik Andrew Strominger z Harvardské univerzity. On a jeho kolegové to ilustrují nabitými částicemi.
Stejně jako energie nelze elektrický náboj vytvořit ani zničit. Protože ve vesmíru musí být zachován náboj, Hawking a jeho spoluautoři naznačují, že nabité částice přecházející horizont událostí mohou zanechat stopy sebe sama ve vesmíru ve formě podivných částic světla, nazývaných měkké fotony, které nemají žádnou energii. Tyto bizarní fotony mění vakuum časoprostoru a umožňují mu uchovat informace o původních částicích.
Hawking a jeho kolegové navrhují, aby změněné vakuum mohlo ukládat informace o trojrozměrných objektech na povrch černé díry, stejně jako hologram jako 3D reprezentace plochého obrazu.
„To, zda to matematika obecné relativity umožňuje, je docela jemné, “ říká Lee Smolin, teoretický fyzik z Perimeter Institute for theoretical Physics. Smolin místo toho upřednostňuje kvantová vysvětlení černých děr na základě jejich center namísto jejich okrajů a dodává, že bude hledat další odborníky, aby zkontrolovali matematiku na novém papíru.
Zatím nikdo nehlásil chybu ve výpočtech, ale začaly se objevovat obavy, že teorie je přinejlepším neúplná. Sabine Hossenfelder ze Severského institutu pro teoretickou fyziku se ptá, kolik informací by navrhované měkké vlasy mohly zakódovat. Poukazuje také na to, že článek nevysvětluje, jak by vlasy, které by zmizely s černou dírou, jakmile by se vypařily, přenesly své informace na zbývající záření.
"Nejsem vůbec přesvědčena, že nový nápad, který navrhli Hawking, Perry a Strominger, řeší problém ztráty informací, " píše na blogu Backreaction. "Zdá se však, že je to zajímavá cesta, která stojí za to prozkoumat." A jsem si jist, že uvidíme další průzkum. “
