Objavljen je posljednji znanstveni rad pokojnog Stephena Hawkinga u kojem poznati fizičar pokušava odgonetnuti što se događa s informacijom kad objekt padne u crnu rupu.
Rad, koji su objavili Hawkingovi dugogodišnji suradnici s Cambridgea i Harvarda, bavi se onim što teorijski fizičari nazivaju 'informacijskim paradoksom', a poznati ga je znanstvenik dovršio nekoliko dana prije smrti u ožujku ove godine, piše Guardian.
Malcolm Perry, profesor teorijske fizike na Cambridgeu i suautor studije 'Entropija crne rupe i meka vlas' kaže da je 'informacijski paradoks' bio središnja tema Hawkingova života posljednjih 40 godina.
Ovom temom prvi se bavio Albert Einstein. 1915. objavio je svoju Teoriju relativnosti u kojoj je opisao kako gravitacija proizlazi iz zakrivljenosti prostor-vremena što uzrokuje i okretanje planeta oko sunca. No, Einsteinova je teorija ponudila i važne pretpostavke vezane uz crne rupe koje u potpunosti definiraju njihova masa, naboj i vrtnja.
Skoro 60 godina kasnije, Hawking je ovoj teoriji dao i svoj doprinos te je ustvrdio da crne rupe imaju i temperaturu. A s obzirom na to da vrući objekti u svemiru gube toplinu, krajnja sudbina crne rupe je da ispari i nestane. No, ovaj dodatak Einsteinovoj teoriji ima jedan problem. Pravilo kvantnog svijeta je da informacija nikad ne nestaje. Što se, onda, događa s informacijama sadržanima u objektu - priroda mjesečevih atoma, na primjer - kad ovaj upadne u crnu rupu?
- Problem je u tome što ako ubacite nešto u crnu rupu, to nešto naizgled nestane. Kako će informacija kasnije biti vraćena ako i sama crna rupa nestane?, pita se Perry.
U svojem posljednjem radu, Hawking i kolege pokazali su kako se neke informacije mogu sačuvati. Ako bacite predmet u crnu rupu, trebala bi se promijeniti temperatura crne rupe, a time i svojstvo zvano entropija, mjera unutarnjeg nereda nekog objekta koja se povećava što je objekt topliji.
Fizičari, među kojima su i Sasha Haco s Cambridgea te Andrew Stronminger s Harvarda, dokazali su da entropija crne rupe može biti snimljena pomoću fotona koji okružuju rub horizonta crne rupe, mjesta s kojega zbog snažne gravitacije ni svjetlost više ne može umaći. Taj sjaj fotona znanstvenici nazivaju 'meka vlas'.
- Ovaj znanstveni rad pokazuje da se i 'meka vlas' može uračunati u entropiju i da 'meka vlas' doista čini pravu stvar. Mislimo da je ovo korak u pravom smjeru, ali da je pred nama još puno posla, kaže Perry.
Nekoliko dana prije Hawkingove smrti, Perry i Strominger radili su na studiji, nesvjesni koliko je Hawkingu doista loše. Nazvali su ga da mu kažu što su u međuvremenu napravili i to je bila njihova posljednja znanstvena rasprava.
- Hawking je tada već vrlo teško komunicirao. No, kad sam mu objasnio dokud smo stigli s tekstom, samo se nasmijao. Rekao sam mu da smo na tragu nečega, no on je već tada znao konačni rezultat.
Među nepoznanicama koje Perry i njegovi kolege još moraju razjasniti je i to kako se informacije povezane s entropijom fizički skladište u mekoj vlasi te kako ta informacija izlazi iz crne rupe kad ova ispari.
- Ako ubacim nešto u crnu rupu, jesu li sve informacije o tome smještene na rubu horizonta crne rupe? Odgovor na to pitanje bit će ujedno i rješenje informacijskog paradoksa. Ako je to samo polovica ili 99 posto informacije, to nije dovoljno. Niste riješili paradoks. To je prvi korak, ali to još nije kompletno rješenje.
Marika Taylor, profesorica teorijske fizike na Sveučilištu Southampton i bivša Hawkingova studentica, kaže: - Razumijevanje mikroskopskog porijekla ove entropije - koja su osnovna kvantna stanja koja se uračunavaju u entropiju? - jest jedan od najvećih izazova u posljednjih 40 godina. Ovaj rad predlaže način razumijevanja entropije za astrofizičke crne rupe baziran na simetriji ruba horizonta. Autori su iznijeli nekoliko ozbiljnih pretpostavki pa će sljedeći korak biti pokazati da su te pretpostavke točne.
Juan Maldacena, teorijski fizičar na Institutu za napredne studije u Princetonu, kaže: - Hawking je otkrio da crne rupe imaju temperaturu. Znamo da je kod običnih stvari temperatura rezultat kretanja molekula: što se brže kreću, temperatura je viša. No kod crnih rupa nije jasno od čega se one sastoje i je li to povezano s horizontom crne rupe. U nekim fizikalnim sistemima koji imaju posebnu simetriju, temperaturne značajke mogu se izračunati zahvaljujući baš tim simetrijama. Ovaj rad dokazuje da u blizini ruba horizonta crne rupe postoje takve posebne simetrije.