Mesiac po tom, čo Stephen Hawking a jeho kolegovia uverejnili dokument o čiernych dierach, fyzici sa stále snažia dospieť ku konsenzu. Niektorí vítajú jeho najnovšiu prácu ako nový spôsob riešenia hádanky s čiernymi dierami; iní si nie sú istí jej autoritou. Prvý z nich podporuje tvrdenie predtlače, že poskytuje sľubný spôsob riešenia záhady tzv. Informačného paradoxu o čiernych dierach, ktorý Hawking vyvodil pred 40 rokmi.
„Myslím, že existuje všeobecné vzrušenie, že môžeme pozerať na známe veci iným spôsobom, dostať sa z slepej uličky,“hovorí Andrew Strominger, fyzik na Harvardskej univerzite v Cambridge, spoluautor jednej z najnovších prác. Strominger predstavil výsledky svojej práce 18. januára 2016 na University of Cambridge, kde sídli Hawking.
Mnohí nie sú presvedčení, že tento prístup môže vyriešiť paradox, hoci pripúšťajú, že osvetľuje rôzne problémy vo fyzike. V polovici 70. rokov Hawking zistil, že čierne diery nie sú úplne čierne, ale vyžarujú trochu žiarenia. Podľa kvantovej fyziky by z kvantových fluktuácií tesne za horizont udalostí - bodom návratu čiernej diery - mali vzniknúť páry častíc. Niektoré z týchto častíc opúšťajú gravitáciu čiernej diery, ale odvádzajú časť svojej hmoty, čo vedie k tomu, že sa čierna diera pomaly sťahuje a nakoniec mizne.
V dokumente uverejnenom v roku 1976 Hawking naznačil, že unikajúce častice - teraz známe ako Hawkingove žiarenie - by mali úplne náhodné vlastnosti. V dôsledku toho, keď čierna diera zmizne, informácie uložené v nej sa stratia do vesmíru. Tento výsledok sa však nezhoduje s fyzikálnymi zákonmi, podľa ktorých sa zachovávajú informácie ako energia, čo vedie k paradoxu. „Táto práca spôsobila viac bezesných nocí pre teoretických fyzikov ako akákoľvek iná práca v histórii,“pripomenul Strominger.
Vysvetlil, že to bola chyba, ignorovať potenciál prázdneho priestoru na prenášanie informácií. Vo svojej práci sa spolu s Hawkingom a tretím spoluautorom Malcolm Perry, tiež z University of Cambridge, obracia na mäkké častice. Sú to nízkoenergetické verzie fotónov, hypotetické častice známe ako gravitóny a ďalšie častice. Až donedávna sa používali hlavne na výpočty vo fyzike častíc. Autori však poznamenávajú, že vákuum, v ktorom je umiestnená čierna diera, nemusí byť zbavené častíc - iba energie - a preto v nich môžu byť prítomné mäkké častice v stave nulovej energie.
Všetko, čo spadne do čiernej diery, pokračuje, zanecháva na týchto časticiach odtlačok - odtlačok. "Ak ste vo vákuu a vdychujete - predpokladajme, že dýchate v mnohých mäkkých gravitónoch," hovorí Strominger. Po tomto narušení sa vákuum okolo čiernej diery zmení a informácie sa nakoniec uložia.
Dokument ďalej navrhuje mechanizmus prenosu týchto informácií do čiernej diery - ktorý teoreticky rieši paradox. Autori vypočítali, ako dekódovať údaje v kvantovom popise horizontu udalostí, známeho ako „vlasy čiernej diery“.
Propagačné video:
Chúlostivý prechod
Práca však ani zďaleka nie je dokončená. Abhay Ashtekara, ktorá študuje gravitáciu na Pensylvánskej univerzite v University Park, tvrdí, že autorovu metódu prenosu informácií do čiernej diery („mäkké vlasy“) považuje za nepresvedčivú. Autori pripúšťajú, že ešte nevedia, ako by sa tieto informácie mohli následne preniesť pomocou Hawkingovho žiarenia, čo je nevyhnutný ďalší krok.
Stephen Avery, teoretický fyzik na Brown University v Providence, Rhode Island, je skeptický k možnosti tohto prístupu vyriešiť paradox, ale určite verí, že rozšíri význam mäkkých častíc. Poznamenáva, že Strominger zistil, že mäkké častice odhaľujú jemné symetrie známych prírodných síl, z ktorých „niektoré sú známe a niektoré nové“.
Iní fyzici sú optimistickejší ohľadom perspektívy tejto metódy pri riešení informačného paradoxu. Sabine Hossenfelder z Inštitútu pre pokročilé štúdium v Nemecku hovorí, že výsledky z „mäkkých vlasov“spojené s jej vlastným výskumom môžu vyriešiť spory okolo čiernych dier, ako je problém s bránou firewall. Vidíte, je tu otázka, či horizont udalostí môže byť extrémne horúci kvôli Hawkingovmu žiareniu. To je v rozpore s Einsteinovou všeobecnou relativitou, podľa ktorej si pozorovateľ, ktorý padne cez obzor, nevšimne náhlych zmien prostredia.
„Ak má vákuum rôzne stavy,“hovorí Hossenfelder, „potom môžete prenášať informácie do žiarenia bez toho, aby ste na horizont obetovali energiu. Preto nebude existovať žiadny firewall. “