A fekete lyukak „szőrösségéről” szól Stephen Hawking utolsó tanulmánya

A márciusban elhunyt fizikus most megjelent írása azt a kérdést vizsgálja felül, hogy lehetséges-e információt kinyerni a fekete lyukakból.

A fekete lyukak „szőrösségéről” szól Stephen Hawking utolsó tanulmánya

A fizikusok hosszú ideig úgy hitték, hogy a fekete lyukak „szőrtelenek”, vagyis hogy matematikai leírásukhoz elég a tömegüket és impulzusmomentumukat ismerni. Ezen modell szerint, ha valami bekerül egy fekete lyukba, az égitest egyáltalán nem változik meg, így azt sem lehet tudni, hogy mi hullott bele – az erre vonatkozó információ ugyanis elveszett.

1974-ben azonban Hawking rájött, hogy a fekete lyukaknak hőmérsékletük is van, és ezzel együtt vélhetően valamiféle hőmérsékleti sugárzást is kell bocsátaniuk. Ebből viszont az következett, hogy a fekete lyukaknak entrópiája is van, amelyet Hawking ki is számolt. Ezen kívül bevezette a Hawking-sugárzásnak nevezett fogalmat is az égitestek kapcsán.

A kvantummechanikában nem létezik olyan, hogy üres térrész: mindenütt folyamatosan anyag-antianyag párok bukkannak fel, amelyek gyorsan ki is oltják egymást. Ha azonban egy ilyen pár egy fekete lyuk eseményhorizontjának közvetlen közelében születik meg, előfordulhat, hogy az égitest a pár egyik felét beszippantja, a másik viszont elszökik. Ezzel a fekete lyuk kis mennyiségű energiát veszít, így ha kellően hosszú idő áll rendelkezésre, teljesen elpárolog. Ez a párolgás a Hawking-sugárzás.

Történet következő fordulata 1991-ben jött el, amikor Hawking és Kip Thorne fogadást kötöttek Calteches kollégájukkal, John Preskill-lel, hogy a fekete lyukakba bekerülő információ megsemmisül, és nem nyerhető vissza. Preskill úgy gondolta, hogy ez az információ éppen a Hawking-sugárzás által őrződhet meg, Hawking és Thorne viszont azt állította, hogy ha a párolgás során el is szökik némi adat, az annyira kaotikus lesz, hogy gyakorlatilag értelmezhetetlen, így az információ elveszettnek tekinthető.

Galéria megnyitása

2004-ben aztán megjelent egy tanulmány, amelynek szerzői egy olyan lehetőséget vázoltak fel, amelyben a fekete lyukba eső információ kifelé visszatükröződik. A két esemény közül azonban, vagyis a beeső információ és a visszatükröződő közül a megfigyelő csak egyet tud észlelni. Bár az új elmélet kapcsán is bőven akadtak kérdések, Hawkingot sikerült annyira meggyőzni, hogy feladta korábbi álláspontját, és Preskillt ismerte el a fogadás nyerteseként.

2012-ben azonban egy új publikáció ismét felszította a vitát. Joseph Polchinski és kollégái ugyanis az információs paradoxon vizsgálata közben rájöttek, hogy valami alapvetően téves a probléma kapcsán megtett feltevésekkel kapcsolatban. A korábbi alapvetés ugyanis az volt, hogy ha egy fekete lyuk közelébe kerülnénk, az eseményhorizont átlépését észre sem vennénk. A szingularitáshoz kellően közel kerülve persze széttépne (avagy spagettivé nyújtana) minket a gravitáció, de magát az eseményhorizontot nem tudnánk észlelni. Polchinski és társai viszont azt állították, hogy ez tévedés, és az eseményhorizonton való átlépés során szénné égnénk, az ugyanis gyakorlatilag egy égő fal.

Az évek során aztán több alternatív teória is született a Polchinskiék által felvetett probléma megoldására. Hawking 2014-ben maga is előállt egy magyarázattal, amelyben már azt állította, hogy az eseményhorizont nem egy észrevehetetlen valami, hanem egy olyan határ, amely átmenetileg tárolja az információt. Amely ezek szerint nem a fekete lyuk belsejében tárolódik, hanem annak peremén.

Hawking most megjelent munkája erre az elmélkedésre épít. Szerzőtársaival, Malcolm Perry-vel (Cambridge) és Andrew Stromingerrel (Harvard) rájöttek, hogy a fekete lyukak „szőrtelen” matematikai leírásában valami nem stimmel, ezért kidolgoztak egy új módszert a fekete lyukak entrópiájának számítására. Ennek keretében megmutatták, hogy az eseményhorizont körül ide-oda ugráló fotonok halója alakul ki, amelyet finom szőrnek neveznek, és gyakorlatilag ez felelősek a fekete lyukak entrópiájáért. Amikor tehát valami belesik a fekete lyukba, a finom szőr entrópiája megváltozik, és ha ezt sikerül megmérni, az objektumra vonatkozó információk – részben legalábbis – visszanyerhetők, állítják a szerzők.

Bár az új elmélet sem ad teljes megoldást az információs paradoxonra, és a felvázolt elméleti vonalat idővel észlelési adatokkal is alá kell majd támasztani, Perry szerint az új tanulmány fontos lépés lehet a fekete lyukak működésével kapcsolatos rejtélyek megoldása felé.

Galéria megnyitása

Neked ajánljuk

Kiemelt
-{{ product.discountDiff|formatPriceWithCode }}
{{ discountPercent(product) }}
Új
Teszteltük
{{ product.commentCount }}
{{ voucherAdditionalProduct.originalPrice|formatPrice }} Ft
Ajándékutalvány
0% THM
{{ product.displayName }}
nem elérhető
{{ product.originalPrice|formatPriceWithCode }}
{{ product.grossPrice|formatPriceWithCode }}
{{ product.grossPrice|formatPriceWithCode }}
{{ product.displayName }}

Tesztek

{{ i }}
{{ totalTranslation }}
Sorrend

Szólj hozzá!

A komment írásához előbb jelentkezz be!
{{ orderNumber }}
{{ showMoreLabelTranslation }}
A komment írásához előbb jelentkezz be!
Még nem érkeztek hozzászólások ehhez a cikkhez!
Még nem érkeztek hozzászólások ehhez a cikkhez!
Segíts másoknak, mondd el, mit gondolsz a cikkről.

Kapcsolódó cikkek

Magazin címlap arrow_forward