For et par dage siden, 14 Marts, verden venstre er en af de mest fremtrædende fysikere i vor tid, Stephen Hawking. På trods af sin alvorlige sygdom, Hawking har formået at skrive en masse videnskabelige bøger, hvoraf mange blev virkelige bestsellere, og hele sit liv fastholdt optimismen var en aktiv popularizer af videnskab og er selv blevet en slags pop-ikon, tak til hans deltagelse i forskellige underholdning viser. Desværre, på tidspunktet for sin død, har han aldrig fundet svaret, at en af de mest interessante spørgsmål, den løsning, som han var meget aktiv i de seneste år: komplet tab af information for Universet?
Ved begyndelsen af sin videnskabelige karriere, i 1974, 44 år siden, Hawking offentliggjort, måske, en af hans mest berømte videnskabelige artikler: “Sort Hul Eksplosioner?” (Eksplosioner sorte huller?). I det en ung videnskabsmand har besluttet at afvige fra den sædvanlige på det tidspunkt, forståelsen af disse mystiske objekter, og dermed faktisk taget det første vigtige skridt i løsningen af dette problem.
“I den klassiske forstand, sorte huller, der var “helt kold” objekter, der absorberer alt og udsender intet. Det er denne forståelse af dem havde videnskab i begyndelsen af 70-erne,” siger Robert Maknis, en fysiker på University of Chicago, Loyola.
Sådanne sorte huller ikke udstråle energi. Af dem ikke kan undslippe, ligegyldigt. Videnskab så dem som objekter, der blot eksisterer. Koldt, stille, der er evigt. Men arbejdet i Hawking levendegjort dem, gjort dem dødelig.
“I midten af 70-erne, da Stephen studeret virkningerne af kvantemekanikken, og han fandt, at sorte huller bør i princippet generere stråling, som om de var varme objekter med temperaturer,” fortsætter Maknis.
“Men i dette tilfælde de kunne udstråle energi, og deres vægt vil blive reduceret. Og fordi det vil reducere deres vægt, og de skal falde i størrelse, hvilket igen vil føre til højere temperaturer og mere intens stråling”.
Det endelige resultat af disse processer bør være enten fuldstændig forsvinden (fordampning) af et sort hul, eller reducere dens størrelse, til en lille kerne. Men, i mangel af et egnet værktøj, der vil samle de ideer af Almen relativitet og kvantemekanik i teorien om “quantum gravity” at bygge den såkaldte “teori om alting”, der beskriver alle de kendte grundlæggende interaktion, forståelse af de afsluttende faser af denne “fordampning” af et sort hul, forbliver et komplet mysterium, at videnskaben den dag i dag.
“Problemet er, at der ifølge beregningerne af Hawkings stråling, skal være den ideelle varme. Det skal ikke indeholde oplysninger om status i sagen fra, som det sorte hul dannet, og dette, igen, er i strid med en af de fundamentale love i kvantemekanikken,” siger Macnish.
Et af kravene i quantum fysik er evnen til at isolere en partikel tilstand (fortid, nutid og fremtid), og til at bestemme forholdet mellem disse Stater gennem en række kæde af årsags-og probabilistisk begivenheder. Men hvis det sorte hul er i stand til at frigive en uspecificeret suppe af partikler, som hver bærer sine oplysninger (dens historie) er fjernet permanent (efter et dyk), følger det, at denne situation ville være i modstrid med de grundlæggende postulater om kvantemekanik.
“Fysikere kalder det oplysninger paradoks, at sorte huller. Løsningen af denne konflikt er et nødvendigt skridt i retning af quantum gravity”, siger Maxis.
En biografisk publikationer, der hævder, at Hawking har været holdt som meget erfarne fysiker allerede i 1974, og efter offentliggørelsen af hans mest populære bog “a brief history of time” i 1988, hans vigtigste videnskabelige værker i fortiden. Men den videnskabsmand, der i al denne tid fortsatte med at udgive meget provokerende og kontroversielle videnskabelige arbejde, der forsøger at overvinde paradoks, som han har mødt flere årtier tidligere.
Måske den mest dramatiske, hvis jeg så må sige, det arbejde, der i slutningen af karriere Hawking blev en videnskabelig artikel, hvor han hævdede, at sorte huller i deres klassiske forstand eksisterer ikke.
I “information Bevarelse og vejrudsigter for sorte huller”, der blev offentliggjort i 2014, foreslog han, at “event horizon” — det punkt, overvinde, som det objekt (selv lys ikke kan undslippe at blive viklet ind i det sorte hul – i virkeligheden, eksisterer ikke. Ifølge Hawking, der er en “tilsyneladende horizon” — overfladen, som den stråling, der kommer fra centret af et sort hul, kun forsinket. I modsætning til den klassiske event horizon, “tilsyneladende” kan på et tidspunkt forsvinder, og hvad der var i, at sort hul for at komme frem i lyset.
“Ingen begivenhed horisont betyder, at ingen sorte huller som objekter, hvor stråling ikke kan forlade nogensinde,” skrev Hawking.
Hans idé om, hvordan han forsøgte at forklare gennem det tidligere koncept af den såkaldte “firewall” på sorte huller, der er foreslået i 2012, den Amerikanske fysiker Joseph Polchinski. Ifølge denne idé, er event horizon sorte huller, har en form for “mur” grænse, der består af højenergi-partikler og stråling flux, der blokerer alt bag det bliver. Denne grænse er som et fængsel, kun er midlertidig. Den videnskabsmand, der ikke beskrive årsagerne til de tilsyneladende horisonten kunne forsvinde, men fysiker don side af Canada ‘ s University of Alberta foreslog så, at dette kan forekomme, når sort hul på grund af Hawking-stråling, bliver så lille, at den gravitationelle og kvantemekaniske effekter ikke kan skelnes.
Men det var ikke det sidste ord Hawking i at løse problemet. I 2016 i samarbejde med en fysiker på University of Cambridge Malcolm Perry, samt en fysiker fra Harvard University Andrew Strominger udgav han et værk med titlen “Bløde hår, sorte huller” (Bløde Hår på Sorte Huller).
I dette arbejde, er det team af forskere, der skrev om det faktum, at sorte huller er omgivet af såkaldte “bløde hår” — fotoner med næsten-nul-energi. Tilføjelse af sådanne partikler, at de ligninger, der beskriver den adfærd, sorte huller, Hawking og hans kolleger fandt, at disse fotoner vil fungere som bærere af information, som vil blive indspillet data om nogle egenskaber af partikler, der er “spist” af et sort hul. For at udtrække oplysninger fra dem, selv hvis det lykkes dig at finde en måde at interagere med disse fotoner ville være yderst vanskeligt – forfatterne har sammenlignet denne med den opgave at finde ud af hvad der var brændt i ilden, gennem røg og flammer.
En konsekvens af eksistensen af disse fotoner er, at i stedet for at have klare linjer for event horizon af det sorte hul vil være et unikt sæt af “hair” fra “bløde fotoner”, der, som en holografisk plade vil blive optaget en del af oplysningerne om den absorberede partikler. Denne form for “screen” vil opdatere dens indhold, hver gang et sort hul vil udsende et andet parti af Hawking-stråling, der yderligere komplicerer sin undersøgelse. Men Hawking og hans kolleger konkluderede, at denne idé ville løse de oplysninger paradoks, uden at ty til fantastiske og usandsynlige forudsætninger og afvigelser fra moderne fysiske teorier.
“En fuld beskrivelse af holografisk plade og løsningen af de oplysninger paradoks, forbliver et åbent spørgsmål, som vi har leveret en ny og mere specifikke værktøjer” — skrev i konklusionerne fra de forskere.
Selv ved slutningen af livet Hawking var meget effektive og hårdtarbejdende forskere, tilbyder en række idéer, der blev taget, og afvist af sine kolleger.
“Det forekommer mig, at arbejde 2014 ikke har vundet stor popularitet. På samme tid, hans værk, skrevet i 2016 i samarbejde med Perry og Strominger er den retning, som mennesker, der stadig arbejder aktivt for,” siger Macnish.
“De oplysninger, der paradoks, at sorte huller er en af de afgørende problemer, der har behov for løsning, for dem, der arbejder på en teori om kvantegravitation. Det er stadig ikke løst, men er stadig, efter min mening, det mest interessante spørgsmål, som Hawking,” tilføjede Maknis.
Stephen Hawking ikke finde svaret til hans mest interessante videnskabelige mysterium
Nikolai Khizhnyak