OXFORD - Crne rupe ne postoje. To je tvrdnja koja bi izazvala salvu smijeha u znanstvenim krugovima da ju je izrekao bilo tko drugi, no nju je prošli tjedan predstavio najpoznatiji živući znanstvenik Stephen Hawking.
U svojem novom znanstvenom radu duhovitog imena ‘Očuvanje informacija i vremenska prognoza crnih rupa,’ objavljenom online na arxiv depozitoriju znanstvenih radova prije službene objave u časopisima, Hawking je predstavio teoriju koja je našla kompromis između Einsteinove teorije relativnosti i moderne teorije kvantne dinamike.
Prema općoj teoriji relativnosti, crne rupe dobile su ime zbog toga što niti svjetlost ne može pobjeći od njihovog gravitacionog privlačenja.
Relativistička fizika vrlo je jasna po pitanju crnih rupa: postoji takozvani ‘obzor događanja,’ koji predstavlja ‘točku bez povratka’ - jednom kada neki predmet ili čestica prođe obzor događanja na putu prema središtu crne rupe, više se nikad neće vratiti. ‘Upala’ je u crnu rupu.
No, Hawking je već u jednom od svojih seminalnih radova dokazao da crne rupe nisu ‘rupe bez dna,’ već da su u stanju gubiti masu kroz proces koji je po njemu nazvan ‘Hawkingova radijacija’.
Einsteinov pogled je jasan: kada bi netko upao u crnu, i prošao obzor događanja, iz njegove perspektive ne bi se dogodilo ništa dramatično - ne bi primjetio nikakvu osjetnu promjenu. Nešto kasnije, rastrgale bi ga plimne sile uzrokovane različitom snagom gravitacije uzduž njegova tijela, no sam prolazak obzora događanja morao bi proći bez incidenata.
S druge strane, kvantna dinamika govori kako iza obzora događanja vlada kaos, podivljali pakao koji bi spalio i uništio onoga tko prođe obzor.
Hawking je u svojem novom radu pronašao rješenje za paradoks dva potpuno različita viđanja uvjeta koji vladaju s one strane obzora događanja, a njegovo rješenje dramatično mijenja naše razumijevanje crnih rupa.
Koje je njegovo rješenje? Jednostavno: crne rupe ne postoje. Preciznije, obzor događanja kakvog su do sada opisivale teorija relativnosti i kvantna dinamika ne postoji. A ako ne postoji obzor događanja - onda ne postoje ni crne rupe, tj. nisu crne. Hawking ih u šali naziva - sivima.
Umjesto obzora događanja, Hawking opisuje ‘izgledni obzor,’ koji mijenja oblik i veličinu u skladu s kvantnim fluktuacijama unutar crne rupe.
Informacija može pobjeći iz crne rupe, tvrdi Hawking, no kaotična priroda crne rupe onemogućava interpretaciju te informacije. Što uđe u rupu, više nije zauvijek izgubljeno, ali je zauvijek neprepoznatljivo.
Svemir: relativan ili kvantan?
Premda teoretski i eksperimentalni fizičari sve bolje razumijevaju i Einsteinovu teoriju relativnost i moderne teorije kvantne fizike, te iako obje grane fizike neupitno točno opisuju svijet u kojem živimo, rubni slučajevi ukazuju na velike paradokse.
Teorija relativnosti precizno opisuje ponašanje planeta, zvijezda i drugih astronomskih tijela, postavlja brzinu svjetlosti kao ograničenje brzine u kozmosu, što za posljedicu ima bizarne promjene u referentnim sustavima u pokretu - ovisno o brzini kretanja vrijeme se usporava ili ubrzava, predmeti se stišnjavaju ili razvlače, a masa raste ili pada.
Teorija relativnosti postavila je logiku i zdrav razum naglavačke kada je rekla: brzina svjetlosti je jedina konstantna i nepromjenjiva, a prostor i vrijeme su relativni.
Kvantna fizika, s druge strane, precizno je opisala zbivanja na drugom ekstremu - najsitnijim česticama i silama koje na njih djeluju. Danas znamo da je svjetlost i čestica i val, da se i druge subatomske čestice mogu ponašati poput valova, da predmeti koje ne promatramo mogu istovremeno biti u više međusobno isključivih stanja (slavni primjer Schrödingerove mačke koja je istovremeno živa i mrtva), te da u vakuumu neprekidno nastaju i nestaju parovi čestica.
Svaka od te dvije grane fizike je u pravu kada se radi o njenoj specijalnosti - jako jako velikih stvari u slučaju teorije relativnosti, i jako jako sitnih stvari u slučaju kvantne fizike, no za sada niti jednom znanstveniku nije uspjelo naći teoretsku poveznicu između te dvije grane.
Pronalazak ‘teorije svega’ ili ‘velike unificirane teorije’ smatra se svetim Gralom moderne fizike, a vodeći kandidati su raznovrsne teorije struna, čije matematičke postavke zahtjevaju svemir od deset i više dimenzija kako bi bile funkcionalne.
Najveće neslaganje između kvantne i relativističke fizike uprave je na polju crnih rupa, i razumijevanju utjecaja gravitacije na svijet kvantne fizike.
Bez konkretnih eksperimentalnih opažanja, čovječanstvo je stiglo pred zid u našem razumijevanju temeljnih zakona univerzuma, što je glavni razlog zašto se u svijetu grade akceleratori čestica vrijedni desetke milijardi dolara, poput LHC-a u Švicarskoj.