no black holesНикой няма да ви вини, ако сте си помислили, че известният английски физик Стивън Хокинг се шегува с вас, докато сте чели новия му материал. Непубликуваната работа на Хокинг, със заглавие “Опазване на информация и прогноза за черни дупки”, качена в предпечатната услуга arXiv заявява, че “черни дупки не съществуват”.

Не забравяйте, че точно желязната теория на Хокинг за изпаряващите се черни дупки революционизира нашето разбиране, че тези гравитационни обекти не са безсмъртни. Чрез квантови ефекти те изпускат частици (и следователно маса) посредством “радиацията на Хокинг” с течение на времето. Също така астрономите намират нови и вълнуващи начини за намиране на черни дупки. Те дори разработват интерфометърна мрежа, която скоро ще има възможност да изобрази директно хоризонт на събитията на черна дупка.

Чените дупки са странни участъци, където гравитацията е достатъчно силна да огъва светлината, да деформира пространството и да изкривява времето.

Променил ли е мнението си Хокинг? Само плод на нашето въображение ли са черните дупки? Верни ли са лудите теории за “различния” космос?
За щастие не.

Стивън Хокинг не си е променил мнението за черните дупки, но поставя сложен физичен парадокс под светлината на прожектора. Парадокс, който мъчи сърцето на теоретичната физика през последните 18 месеца.

Боен клуб на черните дупки

Всичко довежда до конфликт между две фундаментални идеи във физиката, които контролират самата структура на нашата вселена – сблъсъкът на теорията на относителността на Айнщайн и квантовата динамика. Случва се така, че екстремната среда около и в черната дупка е перфектното място за сблъсък между двете теории. Но какво е първото правило на бойния клуб на черните дупки? Не говорете за “огнената стена”(firewall), освен ако не искате да започнете спор с теоретичен физик.

На лекция в Калифорнийския Технологичен Институт (Caltech), Хокинг и други изтъкнати физици-теоритици имаха възможността да опишат проблема. Например, физикът от Caltech, Кип Торн, описа парадокса на “огнената стена” като “гореща тема в теоретичната физика”.
Най-основното в тази гореща тема е нещото, което прави черните дупки – черни – хоризонтът на събитията. В най-основната си форма, хоризонтът на събитията на една черна дупка е мястото, при достигане на което дори светлината не може да избяга от захвата на черната дупка. Ако светлината не може да се измъкне, това означава, че космоса ще изглежда като черна сфера. Това е еднопосочна улица в космоса – всичко влиза, нищо не излиза.

Един злощастен астронавт

В света на общата теорията на относителността, един астронавт, който има нещастието да падне в черна дупка, не би забелязал нищо неприятно, минавайки през хоризонта на събитията. Това би било доста мирно събитие, без драма. “Въпреки, че след това сте обречени и ще се сблъскате с много големи гравитационни сили, които ще ви разкъсат”, казва физикът от Caltech, Джон Прескил, 2013г..

Въпреки това квантовата физика опровергава твърдението за хоризонт на събитията, както е предсказан от общата теория на относителността.
През 2012 група физици, оглавена от Джоузеф Полчински от Калифорнийския университет в Санта Барбара, показа своето откритие за черните дупки. Ако черните дупки наистина не унищожават информация и тя може да избяга от черната дупка чрез радиацията на Хокинг (твърдение на самия него), следователно трябва да има бушуващ ад тъкмо в хоризонта на събитията, който наричат “firewall”.

В такъв случай, вместо да падне в спокоен хоризонт на събитията, нашият нещастен астронавт ще бъде изпепелен даже преди да бъде разкъсан. Това е самата антитеза на “без драма” твърдението и следователно парадокс.

Този очевиден конфликт между това, което предсказва общата теория на относителността и това, което предсказва квантовата динамика – две много значими области във физиката, е точно нещото, което теоретичните физици се опитват да разберат. Това явно е още една ситуация, в която гравитацията и квантовата динамика не се разбират, а разрешаването е ключово за начина по който гледаме на Вселената.

“Очевидни хоризонти”

Когато Хокинг, един от ключовите участници в дебата за “firewall”, пише кратък доклад на темата, независимо дали е публикуван или не, светът забелязва.
Решението на Хокинг на парадокса премахва хоризонта на събитията на черните дупки, премахвайки и самия парадокса. Без хоризонт на събитията – без “firewall”. Но ние знаем, че всички черни дупки имат хоризонт на събитията – линията, след която си завинаги изгубен в черната дупка. Какво стана с това твърдение?
Хокинг смята, че замисълът зад теорията за хоризонта на събитията трябва да бъде преработен. Вместо хоризонтът на събитията да бъде крайна линия, след която дори светлината не може да избяга, Хокинг предлага “очевиден хоризонт”, който променя формите квантовите вариации в черната дупка. Това е една неясна тема за екстремната физика. Очевиден хоризонт не би нарушил нито общата теория на относителността, нито квантовата динамика, ако мястото след очевидния хоризонт е заплетена и хаотична бъркотия от информация.

“По този начин, като прогноза за времето на Земята, информацията ще бъде изгубена, въпреки че няма да има загуба на унитарност” – каза Хокинг. Това значи, че въпреки че информацията може да избяга от черната дупка, неговата хаотична природа подсигурява, че тя не може да бъде интерпретирана, заобикаляйки парадокса за “firewall” напълно.
Няма нужда да се казва, че този научен труд не беше достатъчен, за да убеди Полчински. “Изглежда той (Хокинг) се опитва да замени “огнената стена” с “хаос-стена”, които може би са едно и също нещо” – каза той.
Голяма част от този теоретичен дебат е трудна за разбиране и резултат на изчисления на физични събития, които не можем да изпитаме в нашия ежедневен живот. Но не се заблуждавайте, че точно този дебат е само интелектуален спор в средите на теоретичната физика. Неговите основи са свързани с нарастващия дискомфорт, който изпитваме що се отнася за разминаването на общата теория на относителността и квантовата динамика (най-вече ролята, която гравитацията играе в квантовия свят). Това е проблем, който не може да бъде разрешен със сегашното ни разбиране за вселената.
Това в крайна сметка са научните въпроси, заради които строим ускорители на частици.

Източник: http://www.livescience.com/
Снимка: VICTOR HABBICK VISIONS/SPL/Getty

предишна статияКратките научни статии се цитират по-често
Следваща статияДа измерим покачването на морското равнище