Stephen Hawking: Mustad augud puuduvad

See märkustega pilt tähistab simulatsiooni mitmeid funktsioone, sealhulgas musta augu sündmuste horisonti. (Pildikrediit: NASA Goddardi kosmoselennukeskus/J. Schnittman, J. Krolik (JHU) ja S. Noble (RIT))

Uue ajakirja lugemisel Stephen Hawking sel nädalal veebis ilmunud, oleksite teile andestanud, kui arvate, et maailmakuulus Briti füüsik meid petab. Hawkingi avaldamata töö pealkirjaga Mustade aukude teabe säilitamine ja ilmateade 'ja üles laaditud arXivi eeltrükiteenusesse - kinnitab, et' mustad augud puuduvad . '

ANALÜÜS: Hawking: suur teadlane, halb mängur

Pidage meeles, et Hawkingi aluspõhja teooria mustade aukude aurustumisest muutis meie arusaama, et gravitatsioonilised behemoodid ei ole surematud; läbi kvanttiili lekivad nad aja jooksul Hawkingi kiirguse kaudu osakesi (ja seega ka massi). Veelgi enam, astronoomid leiavad uusi ja põnevaid viise mustade aukude avastamiseks - nad töötavad isegi interferomeetrite võrgu kallal, mis võib peagi suutma otse kujutada musta augu sündmuste horisonti !

Professor Stephen Hawking räägib NASA loengusarja 21. aprillil 2008 teemast „Miks peaksime kosmosesse minema”.(Pildikrediit: NASA/Paul Alers)

Kas Hawking on meelt muutnud? Kas mustad augud on vaid meie kollektiivse kujutluse vili? Kas kõik need vändateooriad kosmose alternatiivsete teooriate kohta on tõesed ?!

Õnneks mitte.

Stephen Hawking ei ole kogu musta auguga seoses meelt muutnud, kuid ta on rambivalgusesse visanud keerulise füüsikaparadoksi, mis on viimase 18 kuu jooksul närinud teoreetilise füüsika südant.

Mustad augud on kummalised piirkonnad, kus gravitatsioon on piisavalt tugev, et painutada valgust, moonutada ruumi ja moonutada aega. [Vaadake, kuidas mustad augud töötavad selles guesswhozoo.com infograafikus.](Pildikrediit: Karl Tate, guesswhozoo.com kaastööline)

Mustade aukude võitlusklubi

Kõik taandub konfliktile kahe füüsika põhiidee vahel, mis kontrollivad meie universumi struktuuri; Einsteini üldrelatiivsusteooria ja kvantdünaamika kokkupõrge. Ja lihtsalt juhtub, et äärmuslik keskkond musta augu sees ja selle ümbruses teeb kahe teooria jaoks ideaalse võitlusklubi, et see välja heita. Aga mis on musta augu võitlusklubi esimene reegel? Ära räägi tulemüürist, et mitte lasta end teoreetilise füüsikuga vaidlema.

VIDEO: Hawking: Me peame Maalt lahkuma

California Tehnoloogiainstituudi (Caltech) loengus aprillis 2013 , Hawkingil ja teistel silmapaistvatel teoreetilistel füüsikutel oli võimalus käsitletavat probleemi kirjeldada. Näiteks Caltechi Kip Thorne kirjeldas tulemüüri paradoksi kui 'põletavat teoreetilise füüsika probleemi'.

Selle põletava probleemi aluseks on asi, mis muudab mustad augud mustaks - sündmuste horisont . Kõige põhilisemal kujul on musta augu sündmuste horisont punkt, kus isegi valgus ei pääse massiivse musta augu singulaarsuse gravitatsioonilistest siduritest. Kui valgus ei saa põgeneda, on mõistlik, et see ilmub kosmoses musta kerana. See on kosmiline ühesuunaline tänav: kõik läheb sisse, midagi ei tule välja.

Õnnetu astronaut

Üldrelatiivsuste universumis ei märkaks astronaut, kellel oli õnnetus kukkuda musta augu poole, sündmuste horisondi ületades midagi ebameeldivat. See oleks üsna rahulik sündmus, mitte draamat. 'Kuigi hiljem olete hukule määratud ja kohtute väga tugevate gravitatsioonijõududega, mis teid lahutavad,' märkis Caltechi füüsik John Preskill 2013. aasta Caltechi üritusel. [Universumi kummalisemad mustad augud]

Kvantuniversum on aga vastuolus selle „ilma draamaga” sündmuste horisondi ideega, nagu üldrelatiivsusteooria ennustab.

2012. aastal avaldas Santa Barbara California ülikooli Joseph Polchinski juhitud füüsikute rühm oma järelduse, et kui mustad augud tõepoolest teavet ei hävita - seisukoht, mida Hawking ise vastumeelselt pooldab - ja et teave võib mustast august läbi pääseda Hawkingi kiirgus, sündmuste horisondi sees peab olema märatsev põrgu, mida nad nimetavad tulemüüriks.

Sel juhul põleb meie õnnetu astronaut selle asemel, et sattuda sündmuste horisondi, kus pole draamat, põlema krõbedaks, enne kui loodete käärid lõhkuvad. See on draama puudumise vastand ja seega paradoks.

ANALÜÜS: Surm musta auku tulemüüri põletamise kaudu

See näiline konflikt üldrelatiivsusteooria ja kvantdünaamika ennustamise vahel - kaks füüsikas väga väljakujunenud valdkonda - on just see, mida teoreetilised füüsikud püüavad mõista. See tundub olevat veel üks olukord, kus gravitatsioon ja kvantdünaamika ei mängi kenasti mille lahendus võib muuta seda, kuidas me universumit vaatame.

Niisiis, kui Hawking, kes on suure tulemüüridebati üks võtmeisikuid, kirjutab sellel teemal lühitöö (olenemata sellest, kas see on avaldatud või mitte), võtab maailm teadmiseks.

Hawkingi lahendus paradoksile eemaldab musta augu sündmuste horisondi, kõrvaldades seeläbi paradoksi; pole sündmuste horisonti ega tulemüüri. Kuid meile öeldakse, et kõigil mustadel aukudel on sündmuste horisont - piir, mida te ei saa ületada ega musta auku igaveseks kaotada - mis annab? [Ei pääse: kuidas mustad augud töötavad (infograafik)]

Hawking arvab, et sündmuste horisondi taga olev mõte tuleb ümber töötada. Selle asemel, et sündmuste horisont oleks kindel joon, millest kaugemale ei pääse isegi valgus, kutsub Hawking esile „näiva horisondi”, mis muudab kuju vastavalt musta augu kvantkõikumistele - see on peaaegu nagu äärmusliku füüsika „hall ala”. Näiline horisont ei rikuks ei üldrelatiivsusteooriat ega kvantdünaamikat, kui näivast horisondist kaugemal asuv piirkond on sassis ja kaootiline informatsioon.

UUDISED: Õudne ühendus: ussiaugud ja kvantmaailm

'Seega, nagu ilmateade Maal, kaob teave tõhusalt, kuigi ühtsus ei kao,' kirjutab Hawking. Põhimõtteliselt tähendab see seda, et kuigi teave võib mustast august välja pääseda, tagab selle kaootiline olemus, et seda ei saa tõlgendada, mööda tulemüüri paradoksist.

Ütlematagi selge, et see paber on Polchinski veenmiseks vähe teinud. 'Tundub peaaegu, et [Hawking] asendab tulemüüri kaoseinaga, mis võib olla sama asi,' ütles ta New Scientistile .

Suur osa teoreetilisest arutelust on raskesti mõistetav ja füüsiliste sündmuste arvutuste tulemus, mida me oma igapäevaelus kogeda ei saa. Kuid ärge eksitage seda konkreetset arutelu ainult teoreetilise füüsika kogukonna kõrge kulmuga argumendina. Selle alused on juurdunud kasvavas ebamugavuses, mida tunneme üldrelatiivsusteooria ja kvantdünaamika mittevastavusega (eriti sellega, millist rolli mängib gravitatsioon kvantmaailmas) - probleemi, mida ei saa lahendada meie praeguse arusaamaga universumist.

Lõppude lõpuks on need teadusprobleemid, mille jaoks me ehitame mitme miljardi dollari tahkete osakeste kiirendajaid.

Allikas: Loodusuudised

Selle artikli pakkus Avastusuudised .