Stephen Hawking

A tudósok egy nemrégiben tett kísérlete egy új elmélet, bár még eltart egy ideig, amíg kiderül, hogy ez lesz-e a megoldás.


Minden fekete lyuk középpontjában egy probléma áll. Ahogy az évszázadok során a semmibe sisteregnek, magukkal viszik az Univerzum egy kis darabkáját. Ami, őszintén szólva, nincs benne a szabálykönyvben. Ezt a paradoxont a néhai Stephen Hawking hagyta ránk e szörnyű objektumokról szóló forradalmi munkája részeként, amely arra ösztönözte a kutatókat, hogy fél évszázadon át töprengjenek a lehetséges megoldásokon. Valahol a fizika valaha volt két legnagyobb elmélete között van egy apró, de jelentős hiba. A megoldás megtalálása lehetővé tenné, hogy az általános relativitáselméletet vagy részecskeszerű rendszerként modellezzük, vagy a kvantumfizikát a tér és az idő gördülő hátterében értsük meg. Ha nem mindkettő kombinációját.

Az Egyesült Királyság, az Egyesült Államok és Olaszország fizikusainak egy nemrégiben tett kísérlete egy új elmélet kidolgozására minden bizonnyal felkeltette a média érdeklődését, bár még eltart egy ideig, amíg így vagy úgy, de megtudjuk, hogy ez lesz-e a megoldás, amit oly kétségbeesetten keresünk. Matematikailag ez egy okos új fordulat egy olyan elképzeléshez, amely már egy ideje kering a köztudatban, miszerint a fekete lyukak eléggé úgymond szőrösek. Ahhoz, hogy megértsük, miért lehet hasznos egy szőrös fekete lyuk, ami a paradoxonokat illeti, fontos tudni, hogy miért van paradoxon. A fekete lyukak olyan szorosan összezsúfolt anyagtömegek, amelyek gravitációja annyira összezavarja a teret és az időt, hogy semmi sem képes a meneküléshez szükséges sebességet felvenni.

Normális esetben ez nem lenne nagy probléma. De körülbelül fél évszázaddal ezelőtt Hawking arra a felismerésre jutott, hogy a fekete lyukaknak meglehetősen egyedi módon kell ragyogniuk. Az Univerzum torzítása általuk úgy változtatná meg a környező kvantummezők hullámszerűségét, hogy egyfajta hősugárzás keletkezik. Ahhoz, hogy a matematika egyensúlyban legyen, ez azt jelenti, hogy a fekete lyukak fokozatosan energiát sugároznának, gyorsuló ütemben zsugorodnának, és végül kipukkadnának a létezésből. Normális esetben a sugárzó objektumba, például egy csillagba hulló információ a felszínéről kilövellő színek kusza spektrumában jelenne meg. Vagy a hideg, sűrű héjában marad vissza, miután elpusztul.

Nem így a fekete lyukak esetében. Ha Hawking sugárzáselmélete helyes, akkor az egész egyszerűen, nos, eltűnik. Ami veszélyezteti a kvantumfizika nagy szabályát, amely szerint a részecskét részecskévé tevő információ pillanatról pillanatra megmarad az Univerzumban. A fekete lyuk információbankjának természetéről szóló vita jelentős része az, hogy a fekete lyuk tartalmának jellemzői és viselkedése milyen mértékben befolyásolja továbbra is a környezetét, még azután is, hogy átcsúszott a peremen. Az általános relativitáselméletben léteznek olyan megoldások a fekete lyukakra, amelyek elismerik, hogy tömegük, szögimpulzusuk és töltésük továbbra is nyomja és húzza a helyi környezetüket.

Az Univerzummal fennmaradó kapcsolatokat hajszálként írják le, a fennmaradásukat feltételező elméleteket pedig igen-igen hajszál-tételként. Egy kis szőrszál megléte utat adna a fekete lyukaknak, hogy kvantuminformációjuk megmaradjon az Univerzumban, még akkor is, ha idővel történetesen elhalványulnak. Az elméletalkotók tehát azzal vannak elfoglalva, hogy megtalálják a módját annak, hogy a tér és az idő görbületét meghatározó törvények hogyan illeszkedjenek azokhoz a törvényekhez, amelyek a részecskék számára az információ megosztását írják elő. Ez az új megoldás a gravitációra alkalmazza a kvantumgondolkodást, a gravitonoknak nevezett elméleti részecskék formájában.

Ezek nem jóhiszemű részecskék, mint az elektronok és a kvarkok, mivel még senki sem látott ilyet élőben. Lehet, hogy nem is léteznek. Ez nem jelenti azt, hogy ne tudnánk kitalálni, hogyan néznének ki, ha léteznének, vagy ne tudnánk megvizsgálni a lehetséges kvantumállapotokat, amelyekben működhetnének. Egy sor logikai lépéssel abból kiindulva, ahogyan a gravitonok bizonyos energiafeltételek mellett potenciálisan viselkedhetnek, a csapat egy ésszerű modellt mutat be arra, hogy a fekete lyuk belsejében lévő információ hogyan maradhat kapcsolatban a környező térrel a vissza nem térő vonalon keresztül, a fekete lyuk gravitációs terének (a hajszálaknak) enyhe peturbanciáiként. Mint elmélet, ez egy érdekes, szilárd keretre épülő elmélet. De még hosszú út áll előttünk, mire rányomhatjuk a megoldott bélyeget erre a paradoxonra.

(Forrás: ScienceAlert)


A figyelmetekbe ajánljuk