Παρασκευή, 10 Ιουνίου 2016

Η κβαντική κόμη της μαύρης τρύπας. Black Holes Have Soft Quantum Hair

Πύλες για ένα άλλο σύμπαν οι μαύρες τρύπες. Hawking, Perry, and Strominger suggest that black holes might have “soft hair,” low-energy quantum excitations that release information when the black hole evaporates. Credit: APS/Alan Stonebraker

Σε εναλλακτικό σύμπαν καταλήγουν τα αντικείμενα που πέφτουν σε μαύρες τρύπες, σύμφωνα με νέα θεωρία του καθηγητή Στίβεν Χόκινγκ. Οι μαύρες τρύπες δεν καταστρέφουν καθετί που διέρχεται κοντά στο γιγάντιο βαρυτικό τους πεδίο, σύμφωνα με τη νέα μελέτη του Χόκινγκ και των συναδέλφων του Αντριου Στρόμιντζερ του Χάρβαρντ και Μάλκολμ Πέρι του Κέμπριτζ, η οποία δημοσιεύθηκε στο πρόσφατο τεύχος της επιστημονικής επιθεώρησης Physical Review Letters

The laws of quantum mechanics demand that any information that falls into a black hole should be retrievable, but our knowledge of how the holes behave suggests it would be lost forever. This creates what's known as the 'information paradox' - a mystery that has baffled physicists for 40 years.

Αν η θεωρία των τριών φυσικών είναι ορθή, ίσως προσφέρει απαντήσεις σε ένα από τα κεντρικά παράδοξα σχετικά με τις μαύρες τρύπες. Η θεωρία του καθηγητή Χόκινγκ αμφισβητεί την επικρατούσα αντίληψη, που θέλει τις μαύρες τρύπες να συνθλίβουν τα πάντα καταστρέφοντάς τα. Αυτό, βέβαια, είναι προβληματικό, καθώς κάποιες πληροφορίες για το αντικείμενο πρέπει να διατηρηθούν παρά την απορρόφησή του στη μαύρη τρύπα. Το σύμπαν θεωρείται ότι διατηρεί ιδιότυπο «αρχείο» του περιεχομένου του, ακόμη και αν κομμάτια του έχουν απορροφηθεί από μαύρες τρύπες, με αποτέλεσμα να καταστραφούν. Μέχρι στιγμής, όμως, οι επιστήμονες εκτιμούσαν ότι το αρχείο αυτό καταστρεφόταν μαζί με το αντικείμενο, μετά την πτώση του στη μαύρη τρύπα.

Professor Stephen Hawking, speaking in Massachusetts, explained a theory suggesting black holes may not be so black after all. The theory has now been published in a peer-reviewed paper.

Ο καθηγητής Χόκινγκ, ωστόσο, εξέθεσε πέρυσι τη θεωρία ότι τα αντικείμενα που εισέρχονται σε μαύρες τρύπες δεν πρέπει να χάνουν κάθε ελπίδα εξόδου από αυτή, έστω και αν αυτή η έξοδος δεν είναι το ίδιο σημείο από το οποίο εισήλθαν. Το παράδοξο επιλύεται αν υποθέσουμε ότι η πληροφορία αποθηκεύεται στο όριο της τρύπας, τον ορίζοντα γεγονότων, σύμφωνα με τη Γενική Θεωρία της Σχετικότητας. Αυτό, με τη σειρά του, σημαίνει ότι η πληροφορία δεν χάνεται οριστικά.

Just when you thought the world of black holes couldn't get any more bizarre, Professor Stephen Hawking has claimed the destructive chasms may contain coatings. Last year, the physicist has revealed black holes were not the 'eternal prisons' many think them to be, and it is possible for data to escape from the abyss.

«Οι μαύρες τρύπες δεν είναι οι αιώνιες φυλακές που νομίζαμε κάποτε. Αν πιστεύετε ότι είστε εγκλωβισμένοι για πάντα σε μια μαύρη τρύπα, μην απελπίζεστε. Υπάρχει διέξοδος», είχε πει πέρυσι κατά τη διάρκεια διάλεξής του ο Στίβεν Χόκινγκ, όπως αναφέρει σε χθεσινό της άρθρο η διαδικτυακή εφημερίδα Independent. Η διέξοδος αυτή, όμως, δεν θα μας επανέφερε στο σημείο εισόδου, αλλά θα μας εξαπέλυε σε κάποιο άλλο σημείο του χωρόχρονου, ίσως ακόμη και σε εναλλακτικό σύμπαν.

Image: Ethan Siegel/Starts with a Bang

«Η εναλλακτική ύπαρξη χάρη στις μαύρες τρύπες ίσως να είναι εφικτή. Η μαύρη τρύπα θα πρέπει να έχει γιγαντιαίες διαστάσεις, ενώ, αν περιστρέφεται, μπορεί να διαθέτει δίοδο προς ένα άλλο σύμπαν. Να ξέρετε, όμως, ότι η επάνοδος στο δικό μας σύμπαν θα είναι αδύνατη. Το συμπέρασμά μου είναι ότι, αν και παραμένω ενθουσιώδης με τα διαστημικά ταξίδια, δεν θα δοκίμαζα ποτέ κάτι τέτοιο», είχε πει ο Στίβεν Χόκινγκ στην περυσινή του διάλεξη.

Η θεωρία του Χόκινγκ μaς βοηθά να διατηρήσουμε ακέραιες ορισμένες από τις υποθέσεις μας για το δικό μας σύμπαν. Αν είναι δυνατόν να καταστρέψουμε πληροφορίες, τότε η υπόθεση ότι το παρελθόν δεν υπάρχει καθίσταται εφικτή. Οι μαύρες τρύπες μπορεί να είναι ικανές να καταστρέψουν τμήματα του παρελθόντος μας. Μέχρι σήμερα, οι επιστήμονες δεν ήταν σίγουροι για το πώς οι πληροφορίες μπορούν να διατηρηθούν αν εισέλθουν στο πεδίο μιας μαύρης τρύπας. Την ιδιότητα αυτή της μαύρης τρύπας εξασφαλίζει η «κβαντική κόμη» στα άκρα της.

The 'Soft Hair' on Stephen Hawking's Black Holes

Η κβαντική κόμη, περιοχή ασάφειας στα όρια της μαύρης τρύπας, είναι –σύμφωνα με τον Χόκινγκ– ικανή να αποθηκεύσει πληροφορίες και να εκπέμψει ακτινοβολία.

This artist's concept shows a black hole's surroundings, including its accretion disk, jet and magnetic field. Credit: ESO/L. Calçada

«Είναι πολύ σημαντικό να τονίσουμε ότι η δημοσίευση αυτή δεν επιλύει το πρόβλημα της μαύρης τρύπας. Η ανάλυση πρέπει τώρα να επαναληφθεί, ώστε να περιλάβει τη βαρύτητα και όχι μόνο τα ηλεκτρομαγνητικά πεδία, αν και οι πρώτες έρευνες των συντακτών δείχνουν ότι το πόρισμά τους θα είναι το ίδιο και για τη βαρύτητα. Είναι επίσης πολύ πιθανό ότι η κατεύθυνση που δίνουν οι συντάκτες θα οδηγήσει στον θεωρητικό εντοπισμό της κόμης αυτής, δίνοντας οριστική λύση στο πρόβλημα της απώλειας –ή μη– πληροφοριών στις μαύρες τρύπες», έγραψε ο Γκάρι Χόροβιτς του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνιας στη Σάντα Μπάρμπαρα, σε σχόλιό του που συνοδεύει τη δημοσίευση στην επιθεώρηση Physical Review Letters.

Δεν υπάρχουν σχόλια:

Δημοσίευση σχολίου