Stephen Hawking: Mustia aukkoja ei ole

mustan aukon simulaatio, merkitty

Tämä merkitty kuva merkitsee useita simulaation ominaisuuksia, mukaan lukien mustan aukon tapahtumahorisontti. (Kuva: NASAn Goddard Space Flight Center/J.Schnittman, J.Krolik (JHU) ja S.Noble (RIT))



Kun luin uuden lehden Stephen Hawking joka ilmestyi verkossa tällä viikolla, olisit saanut anteeksi, kun ajattelit, että maailmankuulu brittiläinen fyysikko huijaa meitä. Hawkingin julkaisematon teos - otsikolla Tietojen säilyttäminen ja sääennusteet mustille aukoille 'ja ladattu arXiv esipainopalveluun - vakuuttaa, että' ei ole mustia aukkoja . ''



ANALYYSI: Hawking: suuri tiedemies, huono peluri

Muista, että Hawkingin kallioperäteoria mustien aukkojen haihtumisesta mullisti käsityksemme siitä, että painovoimaiset behemotit eivät ole kuolemattomia; ne vuotavat kvanttivirheen kautta hiukkasia (ja siten massaa) Hawking -säteilyn kautta ajan myötä. Lisäksi tähtitieteilijät löytävät uusia ja jännittäviä tapoja havaita mustia aukkoja - he työskentelevät jopa interferometriverkossa, joka saattaa pian voi kuvata mustan aukon tapahtumahorisontin suoraan !



Professori Stephen Hawking puhuu aiheesta

Professori Stephen Hawking puhuu 'Miksi meidän pitäisi mennä avaruuteen' NASAn luentosarjassa 21. huhtikuuta 2008.(Kuva: NASA/Paul Alers)

Onko Hawking muuttanut mieltään? Ovatko mustat aukot vain kollektiivisen mielikuvituksemme tuotetta? Ovatko kaikki ne kammoteoriat kosmoksen 'vaihtoehtoisista' teorioista totta ?!



Onneksi ei.

Stephen Hawking ei ole muuttanut mieltään koko mustan aukon suhteen, mutta hän on heittänyt parrasvaloihin monimutkaisen fysiikan paradoksin, joka on hammastanut teoreettisen fysiikan ydintä viimeisten 18 kuukauden aikana.

mustan aukon hiukkasia karkaamassa



Mustat aukot ovat outoja alueita, joissa painovoima on tarpeeksi vahva taivuttamaan valoa, loimimaan tilaa ja vääristämään aikaa. [Katso, miten mustat aukot toimivat tässä demokratija.eu -infografiassa.]

Mustat aukot ovat outoja alueita, joissa painovoima on tarpeeksi vahva taivuttamaan valoa, loimimaan tilaa ja vääristämään aikaa. [Katso, miten mustat aukot toimivat tässä demokratija.eu -infografiassa.](Kuvan luotto: Karl Tate, demokratija.eu -avustaja)

Black Hole Fight Club

Kaikki johtuu konfliktista kahden fysiikan perusidean välillä, jotka hallitsevat maailmankaikkeutemme rakennetta; Einsteinin yleisen suhteellisuusteorian ja kvanttidynamiikan yhteentörmäys. Ja juuri niin tapahtuu, että mustan aukon ja sen ympäristön äärimmäinen ympäristö tekee täydellisen 'taistelukerhon' molempien teorioiden hallitsemiseksi. Mutta mikä on mustan aukon taisteluseuran ensimmäinen sääntö? Älä puhu palomuurista, ettet joudu väittelemään teoreettisen fyysikon kanssa.

VIDEO: Hawking: Meidän on poistuttava Maasta

California Institute of Technologyn (Caltech) luennolla huhtikuussa 2013 , Hawking ja muut merkittävät teoreettiset fyysikot saivat tilaisuuden kuvata käsillä olevaa ongelmaa. Esimerkiksi Caltechin Kip Thorne kuvaili palomuuriparadoksi 'palavaksi teoreettisen fysiikan ongelmaksi'.

Tämän palavan ongelman perusta on se, mikä tekee mustista aukoista mustia - tapahtumahorisontti . Perusmuodossaan mustan aukon tapahtumahorisontti on piste, jossa edes valo ei voi paeta massiivisen mustan aukon singulaarisuuden painovoimakytkimiä. Jos valo ei pääse pakoon, on selvää, että se näkyy avaruuden mustana pallona. Se on kosminen yksisuuntainen katu: kaikki menee sisään, mikään ei tule ulos.

Onneton astronautti

Yleisen suhteellisuusteorian universumissa astronautti, jolla oli onnettomuus pudota kohti mustaa aukkoa, ei huomannut mitään epämiellyttävää, kun ne kulkivat tapahtumahorisontin yli. Se olisi melko rauhallinen tapahtuma, ei draamaa. 'Vaikka myöhemmin olet tuomittu ja kohtaat erittäin voimakkaita painovoimia, jotka erottavat sinut toisistaan', totesi Caltechin fyysikko John Preskill Caltech -tapahtumassa vuonna 2013. [Maailmankaikkeuden oudimmat mustat aukot]

Kvanttiuniversumi on kuitenkin ristiriidassa tämän 'ei draamaa' -tapahtumahorisontin ajatuksen kanssa, kuten yleinen suhteellisuusteoria ennustaa.

Vuonna 2012 fyysikkojen ryhmä, jota johti Joseph Polchinski Kalifornian yliopistosta Santa Barbarassa, paljasti havaintonsa, että jos mustat aukot eivät todellakaan tuhoa tietoa - seikka, jota Hawking itse vastustaa vastahakoisesti - ja että tiedot voivat paeta mustasta aukosta Hawkingin säteily, täytyy olla raivoava helvetti aivan tapahtumahorisontin sisällä, he kutsuvat 'palomuuriksi'.

Tässä tapauksessa sen sijaan, että joutuisimme 'ei draamaa' -tapahtumahorisonttiin, onneton astronautimme poltetaan rapeaksi ennen kuin se repeytyy vuorovesileikkauksella. Tämä on vastakohta 'ei draamaa' ja siksi paradoksi.

ANALYYSI: Death By Black Hole Firewall Incineration It Shall Be

Tämä ilmeinen ristiriita sen välillä, mitä yleinen suhteellisuusteoria ennustaa ja mitä kvanttidynamiikka ennustaa - kaksi hyvin vakiintunutta alaa fysiikassa - on juuri sitä, mitä teoreettiset fyysikot yrittävät ymmärtää. Tämä vaikuttaa olevan jälleen yksi tilanne, jossa painovoima ja kvanttidynamiikka eivät pelaa hyvin jonka ratkaisu voi muuttaa tapaamme nähdä maailmankaikkeus.

Joten kun Hawking, yksi suuren palomuurikeskustelun keskeisistä toimijoista, kirjoittaa aiheesta lyhyen paperin (riippumatta siitä, onko se julkaistu) vai ei.

Hawkingin ratkaisu paradoksiin poistaa mustan aukon tapahtumahorisontin ja poistaa näin paradoksin; ei tapahtumahorisonttia, ei palomuuria. Mutta meille kerrotaan, että kaikilla mustilla aukoilla on tapahtumahorisontteja - raja, jota et voi ylittää tai olla ikuisesti hukassa mustan aukon sisällä - mitä se antaa? [Ei paeta: kuinka mustat reiät toimivat (infografia)]

Hawkingin mielestä tapahtumahorisontin takana olevaa ajatusta on muokattava uudelleen. Sen sijaan, että tapahtumahorisontti olisi selvä viiva, jonka yli edes valo ei voi paeta, Hawking vetoaa 'näennäiseen horisonttiin', joka muuttaa muotoaan mustan aukon sisällä olevien kvanttivaihteluiden mukaan - se on melkein kuin äärimmäisen fysiikan 'harmaa alue'. Näennäinen horisontti ei loukkaa yleistä suhteellisuusteoriaa tai kvanttidynamiikkaa, jos näennäisen horisontin takana oleva alue on sotkuinen, kaoottinen tiedon sotku.

UUTISET: Spooky Connection: madonreiät ja kvanttimaailma

'Siten, kuten maapallon sääennusteet, tiedot häviävät tehokkaasti, vaikka yhtenäisyys ei menettäisi', Hawking kirjoittaa. Tämä tarkoittaa pohjimmiltaan sitä, että vaikka tieto voi paeta mustasta aukosta, sen kaoottinen luonne varmistaa, että sitä ei voida tulkita, ja se kiertää palomuuriparadoksin yhdessä.

Sanomattakin on selvää, että tämä paperi ei ole juurikaan vakuuttanut Polchinskiä. 'Kuulostaa melkein siltä, ​​että (Hawking) korvaa palomuurin kaaosseinällä, mikä voisi olla sama asia,' hän kertoi New Scientistille .

Suuri osa teoreettisesta keskustelusta on vaikea käsittää ja tulos sellaisista fyysisistä tapahtumista, joita emme voi koskaan kokea jokapäiväisessä elämässämme. Mutta älä sekoita tätä keskustelua yksinomaan korkean kulman väitteeksi teoreettisen fysiikan yhteisössä. Sen perusta juurtuu kasvavaan epämukavuuteen, jota tunnemme yleisen suhteellisuusteorian ja kvanttidynamiikan (erityisesti sen, mikä rooli painovoimalla on kvanttimaailmassa) ristiriidassa, ongelman, jota ei voida ratkaista nykyisellä ymmärryksellämme maailmankaikkeudesta.

Loppujen lopuksi näille tiedeongelmille rakennamme monen miljardin dollarin hiukkaskiihdyttimiä.

Lähde: Luontouutisia

Tämän artikkelin on tuottanut Discovery -uutiset .