Nedavni dokument Stephena Hawkinga je povzročil veliko vznemirjenje, celo Nature News izjavil, da ni črnih lukenj. Kot sem že napisal v prejšnji objavi, Hawking ni trdil, da je to tako. Toda zdaj je jasno, da trditev Hawkinga o črnih luknjah ni prav, saj paradoks, ki ga skuša obravnavati, navsezadnje ni paradoks.
Vse se spušča na tisto, kar je znano kot paradoks požarnega zidu za črne luknje. Osrednja značilnost črne luknje je njeno obzorje dogodkov. Obzorje črne luknje je v bistvu točka vračanja, ko se približujemo črni luknji. V Einsteinovi teoriji splošne relativnosti je obzorje dogodkov tam, kjer sta prostor in čas tako zvita gravitacija, da ne moreš nikoli pobegniti. Prestopite obzorje dogodkov in za vedno ste ujeti.
Ta enosmerna narava dogodkovnega obzorja je že dolgo izziv za razumevanje gravitacijske fizike. Na primer, zdi se, da bi obzorje dogodkov v črni luknji kršilo zakone termodinamike. Eno od načel termodinamike je, da nič ne sme imeti temperature absolutne nič. Tudi zelo hladne stvari oddajajo malo toplote, toda če črna luknja ujame svetlobo, potem ne oddaja toplote. Torej bi imela črna luknja nič, kar ne bi smelo biti.
Nato je leta 1974 Stephen Hawking dokazal, da črne luknje sevajo svetlobo zaradi kvantne mehanike. V kvantni teoriji obstajajo omejitve, kaj je mogoče vedeti o predmetu. Na primer, ne morete poznati natančne energije predmeta. Zaradi te negotovosti lahko energija sistema niha spontano, tako da ostane povprečno konstantno. Kar je Hawking dokazal, je, da se v bližini dogodkov črne luknje lahko pojavi par delcev, kjer se en delček ujame v obzorje dogodka (rahlo zmanjša maso črnih lukenj), drugi pa lahko uhaja kot sevanje (odnese delček energija črne luknje).
Medtem ko je Hawkingova sevanja rešila eno težavo s črnimi luknjami, je ustvarila še en problem, znan kot paradoks požarnega zidu. Ko se kvantni delci pojavijo v parih, so zapleteni, kar pomeni, da so povezani na kvantni način. Če en delček zajame črna luknja, drugi pa pobegne, potem se zapletena narava para pokvari. V kvantni mehaniki bi rekli, da se par delcev pojavi v čistem stanju, horizont dogodkov pa bi to stanje prekinil.
Lani se je pokazalo, da če je Hawkingova sevanja v čistem stanju, potem bodisi ne more sevati na način, ki ga zahteva termodinamika, ali pa bi ustvarila požarni zid visokoenergijskih delcev blizu površine obzorja dogodka. Temu pogosto rečemo paradoks požarnega zidu, ker po splošni relativnosti, če ste blizu obzorja črne luknje, ne bi smeli opaziti nič nenavadnega. Temeljna ideja splošne relativnosti (načelo enakovrednosti) zahteva, da če prosto padate blizu obzorja dogodkov, ne bi smeli divjati požarni zid visoko energijskih delcev. Hawking je v svojem prispevku predlagal rešitev tega paradoksa, saj je predlagal, da črne luknje nimajo obzorja dogodkov. Namesto tega imajo očitna obzorja, ki ne potrebujejo požarnega zidu, da bi se držala termodinamike. Od tod tudi razglasitev „nič več črnih lukenj“ v priljubljenem tisku.
Toda paradoks požarnega zidu nastane le, če je Hawkingova sevanja v čistem stanju, in iz prejšnjega meseca, ki ga je objavila Sabine Hossenfelder, je razvidno, da sevanje Hawkinga ni v čistem stanju. Hossenfelderjeva v svojem prispevku kaže, da namesto da bi bila posledica para zapletenih delcev Hawkingova sevanja posledica dveh parov zapletenih delcev. En zapleten par se ujame s črno luknjo, drugi pa zapleteni par pobegne. Postopek je podoben prvotnemu predlogu Hawkinga, vendar Hawkingovi delci niso v čistem stanju.
Torej ni paradoksa. Črne luknje lahko sevajo na način, ki se ujema s termodinamiko, regija blizu obzorja dogodkov pa nima požarnega zidu, kot to zahteva splošna relativnost. Predlog Hawkinga je rešitev problema, ki ne obstaja.
Tukaj sem predstavil zelo grob pregled stanja. Opazil sem nekatere bolj tanke vidike. Za podrobnejši (in izjemno jasen) pregled si oglejte objavo Ethana Seigela na njegovem blogu Začne z naletom! Oglejte si tudi objavo na blogu Sabine Hossenfelder, Nazaj reakcija, kjer sama govori o tem vprašanju.
