Hawking: Czarne dziury nie istnieją

Stephen Hawking - znany, brytyjski astrofizyk, który jest z jedną osób stojących za współczesną definicją czarnych dziur wygłosił ostatnio sensacyjne słowa: czarne dziury nie istnieją. Gdyby powiedział to ktoś inny pewnie pukalibyśmy się w głowę, lecz Hawking może mieć sporo racji.

Słynny naukowiec nie twierdzi, że obiekty te nie istnieją w ogóle - po prostu nie istnieją one, według niego, w takim kształcie w jakim je sobie wyobrażamy, na co obecnie jest masa twardych dowodów. Jego zdaniem ich grawitacyjny wpływ wcale nie jest tak destrukcyjny jak nam się zdawało wobec czego chce on porzucić koncept słynnego horyzontu zdarzeń - umownej sfery otaczającej czarną dziurę stanowiącą granicę, za którą prędkość ucieczki dla dowolnego obiektu przekracza prędkość światła.

Zdaniem Hawkinga słuszniejsze byłoby określenie "widoczny horyzont" (ang. apparent horizon).

Pierwszy pomysł na "nową" czarną dziurę miał on już w 2004 roku gdy twierdził, że udało mu się rozwiązać tzw. paradoks informacyjny czarnej dziury (który zresztą wynikł również z badań Hawkinga opublikowanych w roku 1976). Jest to problem pojawiający się po połączeniu ogólnej względności z mechaniką kwantową. Według starszej teorii bowiem czarne dziury tracą masę emitując promieniowanie - tak zwane promieniowanie Hawkinga (wyjaśniało to inny problem - czemu czarne dziury nie zyskują masy bez końca).

Stało to jednak w sprzeczności z mechaniką kwantową, gdyż promieniowanie to nie zawiera żadnej informacji, a zgodnie z podstawowymi prawami mechaniki kwantowe informacja nie może całkowicie zginąć.

Nieco bardziej "miękka" czarna dziura, bardziej przypominająca kosmiczne więzienie niż śmiertelną pułapkę bez wyjścia, jest dobrym wyjaśnieniem tego problemu. Informacja wcale w niej nie ginie, lecz jest tam przetrzymywana i dopiero po jakimś czasie ją opuszcza.

Nowa teoria rozwiązać ma inny problem - tzw. paradoks ściany ognia (black hole firewall paradox) - który pojawił się w roku 2012 w badaniach zespołu Josepha Polchinskiego z Kavli Institute for Theoretical Physics na Uniwersytecie Kalifornijskim w Santa Barbara. Polchinski razem z kolegami przeprowadził eksperyment myślowy, którego celem było ustalenie co się stanie z hipotetycznym astronautą wlatującym do czarnej dziury. W klasycznym pojęciu horyzontu zdarzeń astronauta ten nie zauważył by nawet przekroczenia jednej granicy, a później uległ by on "spaghettifikacji" - czyli rozciągnięciu przez grawitację, a następnie zgnieceniu przez osobliwość w centrum czarnej dziury.

Jednak po zastosowaniu zasad mechaniki kwantowej Polchinskiemu wyszło, że horyzont zdarzeń powinien być gorącą "ścianą ognia", która spaliłaby nieszczęsnego astronautę w mgnieniu oka co z kolei byłoby sprzeczne z ogólną względnością (według której horyzont zdarzeń powinien być taki jak opisany w akapicie wyżej).

Teraz Hawking przedstawia trzecią możliwość, w której prawa obu teorii zostają zachowane - dzięki temu, że horyzont zdarzeń (przynajmniej w dotychczasowym jego rozumieniu) po prostu nie istnieje gdyż efekty kwantowe otaczające czarną dziurę powodują zbyt duże zawirowania czasoprzestrzeni aby mógł on istnieć.

Zamiast niego ma istnieć "widoczny horyzont" - powierzchnia wzdłuż której zatrzymywane jest światło próbujące opuścić czarną dziurę, a brak "twardego" horyzontu zdarzeń oznacza, że światło (a zatem informacja) będzie mogło w końcu uciec z czarnej dziury.

Nowa teoria Hawkinga budzi sporo kontrowersji, lecz największy problem z nią jest taki, że nie da się po prostu jej jednoznacznie potwierdzić ani jej zaprzeczyć - do tego byłaby potrzebna jednolita "teoria wszystkiego" łącząca grawitację z innymi oddziaływaniami podstawowymi.

Źródła: , ,