Kuu aega pärast seda, kui Stephen Hawking ja ta kolleegid avaldasid mustade aukude kohta paberi, näevad füüsikud endiselt konsensuse saavutamist. Mõni rõõmustab tema viimast tööd värske viisina musta augu mõistatuse lahendamiseks; teised pole tema autoriteedis kindlad. Endised toetavad eeltrüki väidet, et see pakub paljutõotavat viisi nn musta augu teabe paradoksi mõistatuse lahendamiseks, mille Hawking järeldas üle 40 aasta tagasi.
"Ma arvan, et on üldine põnevus, et saame tuttavatele asjadele teistmoodi vaadata, ummikseisust lahti saada," ütleb Cambridge'i Harvardi ülikooli füüsik Andrew Strominger, kes on ühe viimase töö kaasautor. Strominger tutvustas oma töö tulemusi 18. jaanuaril 2016 Cambridge'i ülikoolis, kus asub Hawking.
Paljud ei ole veendunud, et selline lähenemisviis võib paradoksi lahendada, ehkki nad tunnistavad, et see valgustab füüsika mitmesuguseid probleeme. 70-ndate aastate keskel avastas Hawking, et mustad augud pole täiesti mustad, vaid kiirgavad vähe. Kvantfüüsika kohaselt peaksid kvantkõikumistest, mis asuvad vahetult sündmuse horisondi kohal - musta augu tagasiastumise punktist - tekkima paarid osakesi. Osa neist osakestest jätab musta augu raskuse, kuid kannab osa selle massist ära, mille tagajärjel must auk aeglaselt kahaneb ja lõpuks kaob.
1976. aastal avaldatud artiklis osutas Hawking, et põgenevatel osakestel - mida nüüd tuntakse kui Hawkingi kiirgust - on täiesti juhuslikud omadused. Selle tulemusel kaob musta augu kadumisel sinna salvestatud teave Universumile. Kuid see tulemus ei sobi füüsikaseadustega, mille kohaselt teave, nagu ka energia, säilitatakse, mis tekitab paradoksi. "See töö on põhjustanud teoreetilistele füüsikutele rohkem unetuid öid kui ükski teine töö ajaloos," meenutas Strominger.
Ta selgitas, et see oli viga, et ignoreerida tühja ruumi potentsiaali teabe edastamiseks. Oma teoses pöördub ta koos Hawkingi ja Cambridge'i ülikoolist pärit kolmanda kaasautori Malcolm Perryga pehmete osakeste poole. Need on footonite, gravitatsioonides tuntud hüpoteetiliste osakeste ja muude osakeste madala energiatarbega versioonid. Kuni viimase ajani kasutati neid peamiselt osakeste füüsika arvutustes. Kuid autorid märgivad, et vaakum, milles must auk asub, ei pea sisaldama osakesi - ainult energiat - ja seetõttu võivad selles esineda pehmed osakesed nullenergia olekus.
Kõik, mis langeb musta auku, nad jätkavad, jätab neile osakestele jäljendi - jäljendi. “Kui olete vaakumis ja hingate sisse - oletagem, et hingate palju pehmeid gravitoneid,” ütleb Strominger. Pärast seda häiret muutub musta augu ümber olev vaakum ja lõpuks salvestatakse teave.
Selles dokumendis pakutakse välja mehhanism selle teabe mustasse auku viimiseks - mis teoreetiliselt lahendab paradoksi. Selleks arvutasid autorid, kuidas dekodeerida andmeid sündmuse horisondi kvantkirjelduses, mida tuntakse kui "musta augu juukseid".
Reklaamvideo:
Keeruline üleminek
Sellegipoolest pole töö kaugeltki lõpule jõudnud. Pennsylvania ülikoolis University Pargis gravitatsiooni uuriv Abhay Ashtekara ütleb, et tema arvates pole autorite meetod teabe edastamiseks musta auku ("pehmed juuksed") veenvad. Ja autorid tunnistavad, et nad ei tea veel, kuidas seda teavet saaks hiljem Hawkingi kiirgusega edastada, ja see on järgmine vajalik samm.
Rhode Islandi Providence'i Browni ülikooli teoreetiline füüsik Stephen Avery on skeptiline selle lähenemisviisi võimalikkuse osas paradoksi lahendada, kuid ta usub kindlalt, et see laiendab pehmete osakeste tähendust. Ta märgib, et Strominger avastas, et pehmed osakesed paljastavad teadaolevate loodusjõudude peent sümmeetriat, "millest mõned on meile teada ja mõned uued".
Teised füüsikud on selle meetodi väljavaadete osas teabeparadoksi lahendamisel optimistlikumad. Sabine Hossenfelder Saksamaa täpsemate uuringute instituudist väidab, et "pehmete juuste" tulemused koos tema enda uurimistööga võiksid lahendada mustade aukudega seotud vastuolusid, nagu näiteks tulemüüri probleem. Näete, on küsimus, kas sündmuste horisont võib Hawkingi kiirguse tõttu muutuda eriti kuumaks. See on vastuolus Einsteini üldrelatiivsusega, mille kohaselt silmapiirilt langev vaatleja ei märkaks keskkonna järske muutusi.
"Kui vaakumis on erinevad olekud," ütleb Hossenfelder, "siis saate teavet kiirgusse edastada ilma energiat silmapiirile panemata. Seetõttu tulemüüri ei tule."