Opublikowano ostatnią pracę Hawkinga, która porusza jedną z najważniejszych zagadek czarnych dziur
Śmierć Stephena Hawking była ogromną stratą dla świata nauki. Nie bez powodu był uważany za jeden z największych umysłów od czasów Einsteina, swoim wkładem zresztą z całą pewnością na to miano zasłużył.
Pozostawił po sobie niezwykle bogaty dorobek, a badania, do których się przyczynił nadal są publikowane, nawet kilka miesięcy po śmierci. Nowy artykuł opublikowany w dzienniku arXiv skupia się na jednym z głównych tematów, którym Hawking poświęcił karierę – paradoksie informacyjnym.
Czarne dziury
Czarne dziury to obiekty, z których nic nie może uciec. Nic, nawet światło. Kiedy coś przekroczy horyzont zdarzeń (granicę czarnej dziury) na zawsze zostaje utracone z naszego wszechświata.
Czarną dziurę najprościej można opisać masą, faktem istnienia grawitacji oraz momentem pędu. Nic innego nie ma właściwie znaczenia, bo zniknęło. Właśnie dlatego, o czarnych dziurach mówi się, że „nie mają włosów”. Chodzi o to, że „nawet włosek” nie zdradza tego, co wpadło do czarnej dziury. Wszystkie są takie same – proste i mają niewiele właściwości.
Mechanika kwantowa
Powyższy opis pochodzi z ogólnej teorii względności sformułowanej przez Alberta Einsteina, która jest jednym z fundamentów współczesnej fizyki. Czarne dziury okazują się jednak bardzo problematyczne dla mechaniki kwantowej, która odgrywa równie ważną rolę.
Zgodnie z mechaniką kwantową, informacja zawsze musi zostać zachowana. Paradoksalnie, czarne dziury mogą być wyjątkiem od tej reguły. Czy działają tutaj subtelniejsze prawa, czy po prostu stwierdzenie, że „czarne dziury nie mają włosów” jest błędne?
Miękkie włosy
Znalezienie odpowiedzi, a tym samym rozwiązania dla tego paradoksu wcale nie jest łatwą sprawą. Hawking, jak i wielu innych fizyków przed nim, poświęciło dziesiątki lat pracy nad rozwiązaniem tej kwestii.
Wydawałoby się, ze ostatnia praca Hawkinga, która przyczyniła się do rozwoju tej dziedziny, rzuci nieco światła na paradoks informacyjny. Okazuje się jednak, ze nie jest rewolucją, a kolejną zagadką do rozwiązania. W pracy zasugerowano, że czarne dziury mogą mieć „miękkie włosy”.
Entropia kluczem
Istotna może okazać się entropia czarnej dziury. Ta termodynamiczna funkcja była zresztą kluczem do wielu innych prac Hawkinga, które dotyczyły czarnych dziur. Zespół zasugerował więc, że gdy coś wpada do czarnej dziury, zmienia jej temperaturę, a tym samym entropię.
Naukowcy przypuszczają, że fotony na skraju horyzontu zdarzeń również są dotknięte tą zmianą i w pewnym sensie rejestrują część informacji, które wpadły do czarnej dziury. Stąd też określenie o „miękkich włosach”.
Nie wiemy, czy entropia Hawkinga zawiera wszystko, co mogło wpaść do czarnej dziury, więc jest to zaledwie trop. Czy wszystkie informacje są przechowywane w horyzoncie zdarzeń? Odpowiedź na to pytanie jest kluczowa w rozwiązaniu paradoksu informacyjnego. Jeśli to tylko połowa lub 99 procent, to nie wystarczy, by rozwiązać paradoks informacyjny. To krok, ale zdecydowanie nie odpowiedź. Mamy nieco mniej zagadek, ale więcej kłopotliwych kwestii. – wyjaśnia profesor Malcolm Perry z University of Cambridge, który jest współautorem badania
