Kreditna slika: NASA
Stephen Hawking in Kip Thorne lahko dolgujeta Johnu Preskillu niz enciklopedij.
Leta 1997 so se trije kozmologi znano postavili, ali informacije, ki vstopajo v črno luknjo, prenehajo obstajati - torej ali se notranjost črne luknje sploh spremeni zaradi značilnosti delcev, ki vanjo vstopajo.
Hawkingova raziskava je pokazala, da delci nimajo nobenega učinka. Toda njegova teorija je kršila zakone kvantne mehanike in ustvarila protislovje, znano kot paradoks informacij.
Zdaj so fiziki z univerze Ohio State predlagali rešitev z uporabo teorije strun, teorije, ki trdi, da so vsi delci v vesolju izdelani iz drobnih vibrirajočih strun.
Samir Mathur in njegovi sodelavci so ustvarili obsežen niz enačb, ki močno nakazujejo, da informacije še naprej obstajajo - vezane v velikanski splet strun, ki napolni črno luknjo od jedra do njegove površine.
Ugotovitev kaže, da črne luknje niso gladke, brezhibne lastnosti, kot so znanstveniki že dolgo razmišljali.
Namesto tega so živahne fuzzballs.
Mathur, profesor fizike v zvezni državi Ohio, sumi, da Hawking in Thorne nista posebej presenečena nad izidom študije, ki je bila objavljena v 1. marcu številke revije Nuclear Physics B.
Hawking, profesor matematike na univerzi v Cambridgeu, in Thorne, profesor teoretične fizike na Caltechu, sta stavila, da so informacije, ki vstopajo v črno luknjo, uničene, medtem ko je Preskill - tudi profesor teoretične fizike na Caltechu - vzel nasproten pogled. Količi so bili niz enciklopedij.
? Mislim, da se je večina ljudi odrekla ideji, da so bile informacije uničene, ko se je ideja o teoriji strun leta 1995 razvila na vidno mesto? Je rekel Mathur. "Samo to, da še nihče ni mogel dokazati, da so podatki že preživeli."
V klasičnem modelu, kako nastanejo črne luknje, se supermasivni objekt, kot je orjaška zvezda, sesede, da tvori zelo majhno točko neskončne gravitacije, imenovano singularnost. Posebnost v vesolju obdaja posebnost in vsak predmet, ki prečka mejo regije, znan kot obzorje dogodkov, se potegne v črno luknjo in se nikoli več ne vrne.
V teoriji niti črna luknja ne more uiti niti svetloba.
Premer obzorja dogodka je odvisen od mase predmeta, ki ga je oblikoval. Na primer, če bi sonce padlo v posebnost, bi njegov horizont dogodkov meril približno 3 kilometre. Če bi Zemlja sledila temu, bi njeno obzorje dogodkov merilo samo 1 centimeter (0,4 palca).
Glede tega, kaj leži v območju med singularnostjo in njenim obzorjem dogodkov, so fiziki vedno dobesedno risali prazno. Ne glede na to, iz katere vrste materiala je nastala posebnost, naj bi bilo območje znotraj obzorja dogodka brez kakršne koli strukture ali merljivih značilnosti.
In v tem je težava.
"Težava klasične teorije je, da bi lahko uporabili katero koli kombinacijo delcev, da bi naredili črno luknjo - protone, elektrone, zvezde, planete, karkoli že - in to ne bi imelo nobene razlike. Obstajati mora več milijard načinov, kako narediti črno luknjo, vendar je s klasičnim modelom končno stanje sistema vedno enako ,? Je rekel Mathur.
Takšna enotnost krši kvantno mehanski zakon reverzibilnosti, je pojasnil. Fiziki morajo biti sposobni izslediti končni izdelek katerega koli procesa, vključno s postopkom, ki naredi črno luknjo, nazaj v pogoje, ki so ga ustvarili.
Če so vse črne luknje enake, potem nobene črne luknje ni mogoče zaslediti do njenega edinstvenega začetka in vsi podatki o delcih, ki so jih ustvarili, se za vedno izgubijo v trenutku, ko se luknja oblikuje.
"Zdaj nihče res ne verjame, toda nihče nikoli ni mogel najti ničesar narobe s klasičnim argumentom ,? Je rekel Mathur. "Zdaj lahko predlagamo, kaj je šlo narobe."
Teoretiki strun so leta 2000 informativni paradoks označili s številko osem na svojem seznamu najboljših deset fizikalnih problemov, ki jih je treba rešiti v naslednjem tisočletju. Na tem seznamu so bila vprašanja, kot so: »kakšna je življenjska doba protona ?? in? kako lahko kvantna gravitacija pomaga razložiti izvor vesolja ??
Mathur se je začel ukvarjati s paradoksom informacij, ko je bil docent na Tehnološkem inštitutu v Massachusettsu, težavo pa je napadel ves čas, ko se je leta 2000 pridružil državni fakulteti v Ohiu.
S podoktorskim raziskovalcem Olegom Luninom je Mathur izračunal strukturo predmetov, ki ležijo med preprostimi vrvicami in velikimi klasičnimi črnimi luknjami. Namesto da bi bili drobni predmeti, so se izkazali za velike. Pred kratkim sta z dvema doktorskima študentoma - Ashish Saxena in Yogesh Srivastava - ugotovila, da gre za isto sliko fuzzball-a? še naprej velja za predmete, ki so bolj podobni klasični črni luknji. Ti novi rezultati se pojavljajo v Jedrski fiziki B.
Po teoriji strun so vsi temeljni delci vesolja - protoni, nevtroni in elektroni - sestavljeni iz različnih kombinacij strun. Toda kot so strune majhne, Mathur verjame, da lahko skozi pojav, ki se imenuje delna napetost, tvorijo velike črne luknje.
Strune so raztegljive, je dejal, vendar vsaka nosi določeno mero napetosti, kot tudi kitarska struna. Z delno napetostjo se napetost zmanjšuje, ko se vrvica daljša.
Tako kot je dolgo kitarsko vrvico lažje počepniti kot kratko kitarsko vrvico, je tudi dolg pramen kvantnih mehanskih strun, ki so združeni, lažje raztegniti kot en sam niz, je dejal Mathur.
Ko se torej združi veliko več strun, kot bi, da bi ustvarili veliko delcev, potrebnih za zelo masiven predmet, kot je črna luknja, je kombinirana kroglica vrvice zelo raztegljiva in se razširi na širok premer.
Ko so fiziki zvezne države Ohio dobili formulo za premer meglene črne luknje iz strun, so ugotovili, da se ujema s premerom obzorja dogodkov črne luknje, ki ga predlaga klasični model.
Ker Mathurjeva domneva kaže, da struni še vedno obstajajo znotraj črne luknje, narava strun pa je odvisna od delcev, ki so sestavljali prvotni izvorni material, potem je vsaka črna luknja tako edinstvena, kot so zvezde, planeti ali galaksije ki ga je oblikoval. Tudi strune iz vsakega nadaljnjega materiala, ki vstopi v črno luknjo, bi ostale tudi sledljive.
To pomeni, da je mogoče črno luknjo zaslediti do prvotnih pogojev in informacije preživijo.
To raziskavo je deloma podprlo tudi ameriško ministrstvo za energetiko.
Izvirni vir: Novinarska objava univerze Ohio State
