Z czarnej dziury można uciec! Przełomowe odkrycie Stephena Hawkinga może dać mu nagrodę Nobla

Stephen Hawking oraz współpracujący z nim zespół fizyków z Uniwersytetu Cambridge opublikowali pracę, w której proponują rozwiązanie tzw. "paradoksu informacyjnego czarnej dziury". Według Hawkinga czarne dziury nie tylko zachowują część informacji na temat pochłanianych obiektów, ale też ta informacja może z nich później uciec. Może być to odkrycie na miarę nagrody Nobla.

Problem z tym, co naukowcy twierdzą o czarnych dziurach, polega na tym, że zdają się one przeczyć pewnym podstawowym prawom, rządzącym wszechświatem. Mechanika kwantowa i szczególna teoria względności Einsteina zakładają, że informacja nigdy nie zostaje całkowicie utracona, a stan danego układu wynika wprost z tego, co działo się z nim wcześniej (tzw. determinizm kwantowy). Jeżeli mamy więc czarną dziurę, która pochłonęła w toku swojego życia określoną ilość światła czy nawet jakieś obiekty fizyczne, to powinno to w jakiś sposób wpływać na jej stan. Być zauważalne. Jedna czarna dziura powinna być inna od drugiej.

Takiemu deterministycznemu spojrzeniu na czarne dziury Stephen Hawking sprzeciwiał się od lat 70. ubiegłego wieku. Według niego to, co zniknie za tzw. "horyzontem zdarzeń" czarnej dziury jest stracone na zawsze. Obiekty te z czasem wyparowują, pozostawiając po sobie "promieniowane Hawkinga" (nazwane tak właśnie na cześć jego odkrywcy), ale nie niesie ono żadnej informacji na temat tego, co czarna dziura pochłonęła. Informacja na ten temat miałaby być według Hawkinga stracona na zawsze, co przeczyło założeniom mechaniki kwantowej. Stąd – paradoks.

Teraz jednak Hawking proponuje inne rozwiązanie. Według jego najnowszej pracy czarne dziury nie są, jak uważał wcześniej, identyczne. Zamiast tego mają tzw. "włosy" - niewielkie deformacje w kontinuum czasoprzestrzennym wokół ich powierzchni. Ich "kształt" mógłby posłużyć do uzyskania informacji na temat tego, co znalazło się za horyzontem zdarzeń.

- Proponuję spojrzenie, według którego informacja nie jest przechowywana wewnątrz czarnej dziury, jak można by oczekiwać, a na jej brzegu, na horyzoncie zdarzeń. Przesłaniem tego wykładu jest to, że czarne dziury nie są tak czarne, jak uważaliśmy. Nie są wiecznymi więzieniami, jak niegdyś o nich myślano. Rzeczy mogą wydostać się z wnętrza czarnej dziury i być może wrócić w innym wszechświecie - stwierdził Hawking podczas konferencji w sierpniu 2015. Opisywał wtedy wyniki obliczeń, które stoją u podstaw opublikowanej właśnie pracy. Fizycy proponują w niej swoją teorię na temat tego, w jaki sposób informacja mogłaby wrócić z czarnej dziury.

- Pokazujemy, że kiedy naładowana cząsteczka trafia do czarnej dziury, dodaje do niej również tzw. miękki foton. Na powierzchni pojawiają się więc "włosy" - tłumaczy magazynowi Scientific American Andrew Strominger z Uniwersytetu Harwarda, współpracownik Hawkinga.

Na horyzoncie zdarzeń czarnej dziury znajdować miałoby się więc coś w rodzaju dwuwymiarowego, holograficznego obrazu tego, co udało jej się pochłonąć. Fotony opuszczając później czarną dziurę w postaci promieniowania Hawkinga mogłyby "chwycić" ze sobą ten szkielet i "oddać go" wszechświatowi.

- Informacja na temat cząsteczek, które zostały pochłonięte przez czarną dziurę, powraca, ale w chaotycznej i bezużytecznej formie. To rozwiązuje paradoks informacyjny. Z praktycznego punktu widzenia informacja jest utracona.

Opublikowana teraz praca jest dla Hawkinga na tyle ważna, że może doprowadzić do eksperymentalnego dowiedzenia istnienia promieniowania Hawkinga. Dotychczas istniało ono jedynie w obszarze fizyki teoretycznej, co uniemożliwiało brytyjskiemu naukowcowi otrzymanie nagrody Nobla. Ta przyznawana jest wyłącznie za odkrycia, które można potwierdzić doświadczalnie.

- Aktualnie badam, czy możliwe byłoby wykrycie promieniowania Hawkinga w pierwotnych falach grawitacyjnych… Więc może w końcu uda mi się dostać tego Nobla - stwierdził Hawking w rozmowie z dziennikiem The Times.

_ Dominik Gąska _