Το 2016 κυκλοφόρησε μια λύση του Stephen Hawking στο παράδοξο της πληροφορίας για τις μαύρες τρύπες. Με άλλα λόγια, είχε βρει μια πιθανή εξήγηση για το πως οι μαύρες τρύπες μπορούν ταυτόχρονα να διαγράψουν τις πληροφορίες και να τις διατηρήσουν. Για να καταλάβουμε γιατί ήταν τόσο μεγάλη υπόθεση και ποιό είναι το παράδοξο της μαύρης τρύπας, πρέπει να επιστρέψουμε εκεί που ξεκίνησαν όλα.
Ήδη μας λείπει ο Stephen Hawking
Οι αρχικές γνώσεις που είχαμε για τις μαύρες τρύπες, σύμφωνα με τη γενική θεωρία της σχετικότητας του Αϊνστάιν, είναι ότι οτιδήποτε διασχίζει τον ορίζοντα γεγονότων – το όριο μιας μαύρης τρύπας – χάνεται για πάντα. Ακόμα και το φως δεν μπορεί να ξεφύγει γι ‘αυτό και οι μαύρες τρύπες ονομάζονται μαύρες (όπως και επίσης γιατί είναι αδύνατον να τις δούμε πραγματικά).
Αλλά στη δεκαετία του 1970, ο Hawking πρότεινε ότι η ακτινοβολία μπορεί στην πραγματικότητα να ξεφύγει από μια μαύρη τρύπα, εξαιτίας των νόμων της κβαντομηχανικής. Με απλά λόγια, πρότεινε ότι όταν μια μαύρη τρύπα καταπιεί το μισό από ένα ζεύγος σωματιδίων και αντισωματιδίων, το άλλο σωματίδιο ξεφεύγει μακριά στο διάστημα, κλέβοντας μια μικρή ποσότητα ενέργειας από τη μαύρη τρύπα καθώς φεύγει.
Εξαιτίας αυτού του φαινομένου, τελικά, οι μαύρες τρύπες μπορούν να εξαφανιστούν και το μόνο εναπομείναν ίχνος θα είναι η ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία που εκπέμπουν – η οποία είναι γνωστή ως «ακτινοβολία Hawking».
Το πρόβλημα είναι ότι, σύμφωνα με τους καλύτερους υπολογισμούς του Hawking, αυτή η ακτινοβολία δεν θα περιέχει χρήσιμες πληροφορίες για το τι κατάπιε η μαύρη τρύπα – οι πληροφορίες που κατάπιε η μαύρη τρύπα θα είχαν χαθεί για πάντα.
Μια μαύρη τρύπα
Αλλά αυτό δεν ταιριάζει με την σύγχρονη φυσική που ξέρουμε, που δηλώνει ότι είναι πάντα δυνατό να αντιστραφεί ο χρόνος. Θεωρητικά, τουλάχιστον, οι διαδικασίες στο Σύμπαν θα φαίνονται το ίδιο αν τρέχουν προς τα εμπρός ή προς τα πίσω .
Το Σύμπαν, ως ένα είδος υπερυπολογιστή, υποτίθεται ότι είναι σε θέση να παρακολουθεί εάν ένα αυτοκίνητο που συγκρούεται ήταν το ένα πράσινο φορτηγό και το άλλο ήταν μια κόκκινη Porsche ή αν ήταν κατασκευασμένο το ένα από ύλη και το άλλο από αντιύλη. Υπάρχουν πράγματα που καταστρέφονται, αλλά οι «πληροφορίες» τους – οι βασικές φυσικές τους ιδιότητες – πρέπει να ζουν για πάντα.
Εξ ου και το παράδοξο. Και είναι πραγματικά μια μεγάλη υπόθεση όχι μόνο για τους αστροφυσικούς, διότι αν οι κανόνες της κβαντομηχανικής δεν ισχύουν για τις μαύρες τρύπες, τότε τι ισχύει για τα υπόλοιπα αντικείμενα;
Όμως το 2016 ο Hawking πρότεινε μια λύση στο πρόβλημα αυτό – οι μαύρες τρύπες μπορεί να έχουν μία άλω (ένα φωτοστέφανο) με «μαλακά μαλλιά» να τους περιβάλλει, τα οποία είναι ικανά να αποθηκεύουν πληροφορίες.
Αυτά τα μαλλιά δεν είναι στην πραγματικότητα μαλλιά (τρίχες) – όπως ίσως έχετε ήδη υποθέσει – αλλά είναι στην πραγματικότητα κβαντικές διεγέρσεις χαμηλής ενέργειας που φέρουν μαζί τους ένα μοτίβο υπογραφής όλων όσων έχουν απορροφηθεί από τη μαύρη τρύπα, πολύ καιρό μετά την εξάτμιση τους.
Αυτό το μοτίβο, όπως τα pixel στο κινητό σας ή οι κυματοειδείς αυλακώσεις σε ένα δίσκο βινυλίου, περιέχει πληροφορίες για το τι έχει περάσει από τον ορίζοντα και εξαφανίστηκε.
Για να καταλήξουμε σε αυτό το συμπέρασμα, ο Hawking εντόπισε δύο βασικά προβλήματα με τις αρχικές του υποθέσεις, γι ‘αυτό λέει ότι οι αρχικοί του υπολογισμοί – που υποδηλώνουν ότι οι πληροφορίες μέσα σε μια μαύρη τρύπα θα χάνονταν για πάντα – ήταν τελικά λάθος.
Αυτές οι δύο υποθέσεις ήταν ότι το κενό στην κβαντική βαρύτητα είναι μοναδικό και ότι οι μαύρες τρύπες δεν έχουν κβαντικές «τρίχες».
Αυτό είναι λίγο περίπλοκο, αλλά αυτό που πρέπει να ξέρετε είναι ότι ο Hawking είχε αναθεωρήσει από τότε τους υπολογισμούς του και ήταν αρκετά σίγουρος ότι οι μαύρες τρύπες έχουν «μαλακά μαλλιά» γύρω τους.
Αυτή η υπόθεση αφού εξετάστηκε από πολλούς ειδικούς και δημοσιεύθηκε στο Physical Review Letters όλοι κατάλαβαν ότι ήταν ένα πολλά υποσχόμενο βήμα προς την επίλυση του παράδοξου της πληροφορίας.
“Είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι η εργασία αυτή δεν επιλύει το πρόβλημα πληροφόρησης μαύρης τρύπας”, γράφει ο φυσικός Gary Horowitz από το Πανεπιστήμιο της Santa Barbara.
“Πρώτον, η ανάλυση πρέπει να επαναληφθεί για τη βαρύτητα, και όχι μόνο για τα ηλεκτρομαγνητικά πεδία. Οι συγγραφείς αυτή τη στιγμή επιτελούν αυτό το καθήκον και οι προκαταρκτικοί υπολογισμοί τους δείχνουν ότι η καθαρά βαρυτική περίπτωση θα είναι παρόμοια. Το πιο σημαντικό είναι ότι τα μαλακά “μαλλιά” που εισάγουν πιθανώς δεν αρκούν για να συλλέξουν όλες τις πληροφορίες για το τι πέφτει σε μια μαύρη τρύπα”, πρόσθεσε ο Gary Horowitz.
Η κριτική του ήταν ότι εξακολουθεί να είναι ασαφές εάν όλες οι πληροφορίες που καταπίνονται από μια μαύρη τρύπα μπορούν πραγματικά να μεταφερθούν στα μαλακά μαλλιά – και όχι απλώς μια ενεργειακή υπογραφή όλων όσων έχουν χαθεί.
Ωστόσο, παραδέχτηκε : “Είναι σίγουρο ότι μια περαιτέρω έρευνα θα αποκαλύψει περισσότερα μαλλιά αυτού του τύπου και ίσως τελικά θα οδηγήσει σε επίλυση του προβλήματος της πληροφορίας της μαύρης τρύπας”.
Και αυτό το γεγονός θα ήταν σίγουρα μια σπουδαία ημέρα για τη φυσική. Επειδή θα βρισκόμασταν ένα βήμα πιο κοντά στην κατανόηση μερικών από τα μεγαλύτερα αινίγματα στο γνωστό Σύμπαν – τα παράξενα αντικείμενα που είναι οι μαύρες τρύπες.
Τι σημαίνει αυτό για μας τους υπόλοιπους; Όπως εξήγησε ο Hawking σε μια συζήτηση το 2015 : «Οι μαύρες τρύπες δεν είναι οι αιώνιες φυλακές που κάποτε σκεφτήκατε, αν αισθάνεστε ότι είστε παγιδευμένοι σε μια μαύρη τρύπα, μην τα εγκαταλείπετε.
Και ίσως να υπάρχει λίγο ίχνος από σας που παραμένει και στο εξωτερικό.
