Cel mai cunoscut fizician viu a propus o nouă modalitate de a rezolva unul dintre cele mai nedumerite puzzle-uri din fizica modernă: Poate o gaură neagră să șteargă informațiile din univers? Potrivit lui Stephen Hawking și colaboratorii săi, răspunsul ar putea fi nu - dacă oferiți găurilor negre un cap luxuriant de păr.
Continut Asemanator
- Evadarea din prăpastia găurilor negre!
- Astronauții ar supraviețui unei călătorii interstelare printr-o gaură de vierme?
„Dacă acesta este sau nu răspunsul final nu ne este clar”, spune co-autorul Malcolm Perry, fizician teoretic la Universitatea din Cambridge. „Spunem că este un pas pe drum.”
Cea mai de bază descriere a unei găuri negre afirmă că ceea ce intră nu iese niciodată. Pe baza teoriei generale a relativității a lui Einstein, care descrie modul în care gravitația afectează cosmosul, o gaură neagră este atât de masivă încât orice lucru care trece peste marginea sa, sau orizontul evenimentului, este tras și pierdut pentru totdeauna, chiar și lumina.
Apoi, în anii '70, Hawking a descoperit că în sine găurile negre pot dispărea. Datorită predicțiilor mecanicii cuantice, fizicienii consideră că spațiul nu este un vid, ci este umplut cu așa-numitele particule virtuale care clipesc și există din existență. Aceste particule apar în perechi care sunt sortite să se anihileze imediat ce intră în contact între ele. Dar dacă apare o pereche de o parte și de alta a orizontului evenimentului unei găuri negre, una este înghițită și cealaltă radiază în spațiu.
Radiația care scapă fură energia din gaura neagră în timp ce se depărtează, astfel încât gaura neagră pierde masă în timp. În cele din urmă se evaporă din existență. Conform calculelor lui Hawking, radiația persistentă - singura urmă a unei găuri negre dispărute - nu conține informații utile despre cum s-a format gaura neagră și ce a mâncat.
Aceasta este o problemă pentru fizicienii care speră să unească relativitatea cu mecanica cuantică, ceea ce majoritatea experților spun că interzice pierderea informațiilor. Răsturnă o enciclopedie, arde-o sau pierde-o la gravitatea extraordinar de puternică a unei găuri negre, iar rămășițele sale trebuie să conțină întotdeauna indicii care, teoretic, permit refacerea benzii și conținutul său original.
În căutarea acestei reversibilități, Hawking și-a revizuit calculele inițiale. În momentul în care a propus radiația cu găuri negre, teoremele matematice pictaseră găuri negre ca entități destul de caracteristice atunci când sunt privite din exterior. Tot ce se putea măsura era masa și sarcina totală a unei găuri negre, precum și cât de repede a învârtit.
Noua lucrare, publicată online săptămâna aceasta pe site-ul preimprimat arxiv.org, conferă monstrului cosmic caracteristici suplimentare care se cunosc ca „fire de păr”, în acest caz, modificări minime în vid chiar în afara orizontului evenimentului.
„Arătăm că dacă arunci ceva pe o gaură neagră în mod corect, poți să implantezi părul”, spune fizicianul teoretic Andrew Strominger de la Universitatea Harvard. El și colegii săi ilustrează acest lucru cu particule încărcate.
La fel ca energia, încărcarea electrică nu poate fi nici creată, nici distrusă. Deoarece încărcarea trebuie conservată în univers, Hawking și coautorii săi sugerează că particulele încărcate care traversează orizontul evenimentului ar putea lăsa urme ale lor în spațiu, sub formă de particule ciudate de lumină, numite fotoni moi, care nu au energie. Acești bizoni fotoni schimbă vidul spațiului și îi permit să păstreze informații despre particulele originale.
Hawking și colegii săi propun ca vidul modificat să poată stoca informații despre obiectele tridimensionale pe suprafața găurii negre, în același mod în care o hologramă funcționează ca o reprezentare 3D a unei imagini plane.
„Dacă matematica relativității generale permite asta este destul de subtilă”, spune Lee Smolin, un fizician teoretic la Institutul Perimetrului de Fizică Teoretică. Smolin favorizează în schimb explicațiile cuantice ale găurilor negre bazate pe centrele lor în loc de marginile lor, adăugând că va căuta la alți experți pentru a verifica matematica pe noua lucrare.
Nimeni nu a raportat încă o greșeală în calcule, dar preocupările au început să apară că teoria este în cel mai bun caz incompletă. Sabine Hossenfelder, de la Institutul Nordic de Fizică Teoretică, întreabă cât de multe informații ar putea codifica părul moale propus. De asemenea, ea subliniază că hârtia nu explică modul în care firele de păr, care ar dispărea cu gaura neagră odată ce s-a evaporat, le-ar transfera informațiile către radiațiile rămase.
„Nu sunt deloc convins că noua idee propusă de Hawking, Perry și Strominger rezolvă problema pierderilor de informații”, scrie ea pe blog Backreaction. „Dar pare o cale interesantă care merită explorată în continuare. Și sunt sigur că vom vedea explorări suplimentare. ”
