Stephen Hawking ma (március 14-én) meghalt, miközben hatalmas örökséget hagyott hátra az asztrofizikus, tudományos kommunikátor, aktivista és a popkultúra csodálatának alakjaként. És halála napján egy megválaszolatlan kérdés maradt, amelyet felvetett és az életének utolsó éveire dolgozott: ténylegesen elveszíthető az információ a világegyetem számára?
Hawking leghíresebb tanulmánya, a „Black Hole Explosions?”, Mely 44 évvel ezelőtt, 1974-ben jelent meg, a fekete lyukak egész fogalmához csapott be, ahogy a fizikusok korábban megértették őket. És Hawking volt az első ütése ebben az alapkérdésben.
"Klasszikusan a fekete lyuknak" tökéletesen hidegnek "kell lennie abban az értelemben, hogy mindent felszív, de semmit nem bocsát ki. Így értették meg őket az 1970-es évek elején" - írta Robert McNees, a Chicagói Loyola Egyetem fizikusa egy e-mailben. .
Egy ilyen fekete lyuk nem sugároz energiát, és bármi is elmenekülhet belőle. Csak… létezik, hideg, csendes és örök. Hawking papírja életre keltette a fekete lyukakat - és valószínűleg halandókat is.
"Amikor Stephen mérlegelte a kvantummechanikai hatásokat a 70-es évek közepén, felfedezte, hogy a fekete lyukaknak elvileg úgy kell sugárzniuk, mintha hőmérsékleti tárgyak lennének" - mondta McNees a Live Science-nek. "Ha energiát sugároznak, akkor tömegük csökken. És rájött, hogy amint ez történik, ahogy zsugorodnak, hőmérséklete felmegy, és még gyorsabban sugároznak."
Végül valószínűleg a fekete lyuk teljesen eltűnik, vagy egy kis nubbinra zsugorodik. A relativitáselmélet és a kvantummechanika teljes összeegyeztetése nélkül a „kvantum gravitáció” robusztus elméletében (amit a fizikusok „mindent elméletnek” neveznek), a fekete lyuk párolgásának utolsó szakasza rejtély marad.
"A probléma az, hogy számításai szerint a sugárzás tökéletesen termikus. Nem tárol semmilyen információt a fekete lyukot alkotó anyag állapotáról, és ez sértené a kvantummechanika alapvető szabályát" - írta McNees .
A kvantumfizika megköveteli, hogy minden részecske teljes jövője és múltja elvileg legyen képes kitalálni és összekapcsolni egy láncolt, okozati, valószínűségi események sorozatát. De ha egy fekete lyuk felszabadít egy megkülönböztethetetlen részecskelevest az információval - történelemükkel - helyrehozhatatlanul törölték, akkor ez a követelmény alapvetően megsérül.
"a" fekete lyuk információs paradoxona "és annak megoldására tett kísérletek a munka nagy részét kvantum gravitációban vezették azóta, hogy az először megfogalmazta", írta McNees.
Hawking 1974-ig már kiváló fizikus volt. Számos rövid életrajz azt sugallja, hogy az 1988-as népszerû tudományos könyv „Az idõ rövid története” megjelenését követõen legfontosabb tudományos munkája mögött volt. Hawking azonban továbbra is jelentős és ellentmondásos tudományos dolgokat készített, egészen a közelmúltig, mint ebben az évtizedben, megzavarodva az évtizedekkel korábban bevezetett paradoxonon.
A legdrámaibb késői karrier-cikk, amelyet Hawking írt, a fekete lyukakat javasolta, mivel a klasszikus megértésük szerint egyáltalán nem léteznek.
A 2014-ben publikált, "Információmegőrzés és időjárási előrejelzés a fekete lyukakhoz" című kiadványban azt javasolta, hogy a fekete lyukak körüli "eseményhorizont", amelyen kívül a fény sem tudott elmenekülni, valójában nem létezik. Ehelyett, írta, egyszerűen van egy csapdába eső fény "látszólagos" horizontja, amely elhalványul, és lehetővé teszi a fény menekülését.
"Az eseményhorizont hiánya azt jelenti, hogy nincsenek fekete lyukak - azon rendszerek szempontjából, amelyekből a fény nem tud menekülni a végtelenbe" - írta Hawking.
Arra is alapvető fogalmi problémákat javasolt, hogy a fizikusok számos olyan tulajdonságot tulajdonítsanak a fekete lyukaknak, mint például a "tűzfalak" határaik körül, amelyek elpusztítják a belépni próbáló megfigyelőket.
Ez nem volt Hawking tudományos szava. A közelmúltban, 2016-ban, Hawking a Cambridge-i Egyetemi fizikus, Malcolm Perry és a Harvardi Egyetem fizikusa, Andrew Strominger közzétette egy "Puha haj a fekete lyukakon" című cikket.
A kutatócsoport azzal érvelt, hogy a fekete lyukakat "puha" vagy nulla energiájú részecskék veszik körül, amelyeket hajnak hívnak. Így írták, hogy a haj a fekete lyukak által kibocsátott részecskék elveszített információit a "holografikus lemezeken" tárolja, a fekete lyukak határrégióin túl. Tehát az információ, bár kiszorult, soha nem veszít valóban.
"A holografikus lemez teljes leírása és az információs paradoxon feloldása továbbra is nyitott kihívás, amelyet új és konkrét eszközökkel mutattunk be, amelyekkel foglalkozhatunk" - írták.
Még életének vége felé is Hawking nagyon dolgozó tudós maradt, ötleteit mutatta be, amelyek továbbfejlesztették a területét, és ötleteit, amelyeket kollégái elutasítottak.
"Az a benyomásom, hogy a 2014. évi tanulmányt nem széles körben elfogadják. A 2016. évi cikk, amely Perry és Stromingerrel való együttműködés, egy olyan irány, amelyen az emberek továbbra is aktívan dolgoznak" - írta McNees.
"A fekete lyuk információs paradoxona az egyik meghatározó kérdés a kvantum gravitáción dolgozó emberek számára. És mivel ez továbbra sem válaszolt, úgy gondolom, hogy továbbra is a legérdekesebb kérdés, amelyet felvettek."
