Tim znanstvenika nedavno je predstavio nove rezultate istraživanja koji sugeriraju da smo možda napokon uspjeli razriješiti Hawkingov paradoks crnih rupa.
Hawkingov paradoks
Davne 1976. godine Stephen Hawking iznio je ono što danas nazivamo Hawkingov paradoks crnih rupa. Naime, kako crne rupe isparavaju, one ujedno i uništavaju informacije o tome što ih je formiralo.
Takav paradoks protivi se temeljnom zakonu kvantne mehanike koji kaže da se svaki proces u fizici može matematički obrnuti.
Šezdesetih godina prošlog stoljeća fizičar John Archibald Wheeler – raspravljajući o nedostatku vidljivih značajki crnih rupa izvan njihove ukupne mase, spina i naboja – skovao je izraz „crne rupe nemaju dlake“, danas poznat kao teorem bez dlake.
Crne rupe ‘bez dlaka’
Crne rupe regije su na prostor-vremenu u kojima je sila gravitacije toliko jaka da ništa, čak ni svjetlost, ne može pobjeći uvlačenja. Einsteinova teorija opće relativnosti predvidjela je postojanje crnih rupe, kao i predvidjela da, bez obzira što takav objekt „jede“, crne rupe karakteriziraju samo njihova masa, električni naboj i kutni moment. Astrofizičari to nazivaju teoremom „bez dlake“.
Dva nova istraživanja
Istraživači su možda napokon – nakon više od pola stoljeća rasprava – riješili (ili su barem korak bliže rješavanju) poznatog paradoksa. Naime, dvije nove studije sugeriraju da bi nešto što istraživači nazivaju ‘kvantna dlaka’ mogao biti odgovor na problem.
U prvom radu, objavljenom u časopisu Physical Review Letters, istraživači su pokazali da su crne rupe složenije nego što se prvobitno mislilo i da imaju gravitacijska polja koja sadrže informacije o tome kako su nastale. Istraživači su time pokazali da tvar koja kolabira u crnu rupu ostavlja trag u njenom gravitacijskom polju – otisak koji se naziva ‘kvantna dlaka’.
U drugom radu, objavljenom u časopisu Physics Letters B, sugeriraju da upravo ‘kvantne dlake’ rješavaju Hawkingov informacijski paradoks crne rupe.
Rješenje paradoksa crnih rupa?
Novootkrivene ‘kvantne dlake’ tako pružaju način za očuvanje informacija dok se crna rupa urušava i, kao takve, rješava jednu od najpoznatijih dilema moderne znanosti.
Profesor Xavier Calmet, jedan od autora rada, pojašnjava – „Crne rupe dugo su se smatrale savršenim ‘laboratorijem’ za proučavanje način spajanja Einsteinove teorije opće relativnosti s kvantnom mehanikom. Znanstvenici su općenito pretpostavljali da bi rješavanje ovog paradoksa zahtijevalo veliku promjenu paradigme u fizici, prisiljavajući potencijalnu preformulaciju ili kvantne mehanike ili opće relativnosti. Ono što smo otkrili dokazuje da to nije potrebno.“
‘Kvantne dlake’ ključ razumijevanja
Objašnjavajući otkriće ‘kvantnih dlaka’ Roberto Casadio, profesor teorijske fizike na Sveučilištu u Bologni, rekao je: „Ključni aspekt je da crne rupe nastaju kolapsom kompaktnih objekata, a zatim, prema kvantnoj teoriji, nema apsolutnog odvajanja između unutrašnjosti i eksterijera crne rupe.“
U klasičnoj teoriji, horizont djeluje kao savršena jednosmjerna membrana koja ništa ne ispušta van i stoga je vanjski izgled jednak za sve crne rupe određene mase. Ovaj teorem nazivamo ‘klasični teorem bez dlake’.
Međutim, u kvantnoj teoriji, stanje materije koja kolabira i tvori crnu rupu nastavlja utjecati na stanje eksterijera, premda na način koji je kompatibilan s sadašnjim eksperimentalnim granicama. To je ono što nazivamo ‘kvantne dlake’.
Crne rupe dokazuju Einsteinovu opću teoriju relativnosti
Pridružite se raspravi u našoj Telegram grupi. KOZMOS Telegram
Izvori:
Xavier Calmet et al., „Quantum Hair from Gravity,“ Physical Review Letters 128 (2022).
