Stephen Hawking: Det er ingen sorte hull

svart hullsimulering, kommentert

Dette kommenterte bildet merker flere funksjoner i simuleringen, inkludert hendelseshorisonten til det sorte hullet. (Bildekreditt: NASAs Goddard Space Flight Center/J. Schnittman, J. Krolik (JHU) og S. Noble (RIT))





Om å lese et nytt papir av Stephen Hawking som dukket opp på nettet denne uken, ville du ha blitt tilgitt ved å tro at den verdenskjente britiske fysikeren lurte oss. Hawkings upubliserte verk - med tittelen ' Informasjonsbevaring og værmelding for sorte hull 'og lastet opp til arXiv -fortrykkstjenesten - erklærer at' det er ingen sorte hull . '

ANALYSE: Hawking: Great Scientist, Bad Gambler

Husk at Hawkings berggrunnsteori om fordampning av sorte hull revolusjonerte vår forståelse av at gravitasjonsbehemotene ikke er udødelige; gjennom en kvante -quirk lekker de partikler (og derfor masse) via 'Hawking -stråling' over tid. Dessuten finner astronomer nye og spennende måter å oppdage sorte hull på - de jobber til og med med et interferometernettverk som snart kan være i stand til direkte å se et svart hulls hendelseshorisont !



Professor Stephen Hawking snakker om

Professor Stephen Hawking snakker om 'Why We Should Go into Space' for NASA Lecture Series, 21. april 2008.(Bildekreditt: NASA/Paul Alers)

Har Hawking ombestemt seg? Er sorte hull bare et uttrykk for vår kollektive fantasi? Er alle disse sveiveteoriene om 'alternative' teorier om Kosmos sanne ?!



Heldigvis ikke.

Stephen Hawking har ikke ombestemt seg om hele sorte hullet, men han har kastet et komplekst fysikkparadoks inn i rampelyset, et som har gnaget i hjertet av teoretisk fysikk de siste 18 månedene.

sorte hullpartikler som rømmer



Svarte hull er merkelige områder der tyngdekraften er sterk nok til å bøye lys, vride plass og forvride tiden. [Se hvordan svarte hull fungerer i denne guesswhozoo.com -infografikken.]

Svarte hull er merkelige områder der tyngdekraften er sterk nok til å bøye lys, vride plass og forvride tiden. [Se hvordan svarte hull fungerer i denne guesswhozoo.com -infografikken.](Bildekreditt: Karl Tate, guesswhozoo.com -bidragsyter)

Black Hole Fight Club

Det hele koker ned til en konflikt mellom to grunnleggende ideer i fysikk som styrer selve stoffet i vårt univers; sammenstøtet med Einsteins generelle relativitet og kvantedynamikk. Og det er bare slik at det ekstreme miljøet i og rundt et svart hull sørger for den perfekte 'fight club' for at de to teoriene kan utrydde det. Men hva er den første regelen for black hole fight club? Ikke snakk om brannmuren, for ikke å bli sugd inn i et krangel med en teoretisk fysiker.

VIDEO: Hawking: Vi må forlate jorden

På et forelesning fra California Institute of Technology (Caltech) i april 2013 , Hawking og andre fremtredende teoretiske fysikere hadde en mulighet til å beskrive problemet. Caltechs Kip Thorne beskrev for eksempel brannmurparadokset som 'et brennende problem innen teoretisk fysikk'.

Selve grunnlaget for dette brennende problemet er det som gjør sorte hull sorte - hendelseshorisont . I sin mest grunnleggende form er hendelseshorisonten til et svart hull det punktet der selv lys ikke kan unnslippe gravitasjonskloppene til den massive sorte hulls singularitet. Hvis lys ikke kan slippe unna, er det grunn til at det vil se ut som en svart kule i verdensrommet. Det er en kosmisk enveis gate: alt går inn, ingenting kommer ut.

En uheldig astronaut

I det generelle relativitetsuniverset, for en astronaut som hadde den ulykke å falle mot et svart hull, ville han eller hun ikke legge merke til noe uheldig da de passerte over hendelseshorisonten. Det ville være en ganske fredelig begivenhet, ingen dramatikk. 'Selv om du senere er dødsdømt og vil støte på veldig sterke gravitasjonskrefter som vil trekke deg fra hverandre,' bemerket Caltech -fysikeren John Preskill ved Caltech -arrangementet i 2013. [De merkeligste sorte hullene i universet]

Imidlertid motsier kvanteuniverset denne 'no drama' hendelseshorisontideen som forutsagt av generell relativitet.

I 2012 avslørte en gruppe fysikere ledet av Joseph Polchinski ved University of California i Santa Barbara deres funn om at sorte hull virkelig ikke ødelegger informasjon - et standpunkt som Hawking selv motvillig tar til orde for - og at informasjon kan rømme fra det sorte hullet gjennom Hawking -stråling, det må være et rasende inferno like innenfor hendelseshorisonten som de kaller 'brannmuren'.

I dette tilfellet, i stedet for å falle inn i en `` no drama '' hendelseshorisont, blir vår uheldige astronaut brent til et skarpt sted før vi blir revet fra hverandre av tidevannsskjær. Dette er selve antitesen til 'no drama' og derfor et paradoks.

ANALYSE: Death By Black Hole Firewall Forbrenning Det skal være

Denne tilsynelatende konflikten mellom hva generell relativitet forutsier og kvantedynamikk forutsier - to veldig etablerte felt i fysikk - er nettopp det teoretiske fysikere prøver å forstå. Dette virker som det er enda en situasjon der tyngdekraften og kvantedynamikken ikke spiller bra hvis løsning kan forandre måten vi ser på universet.

Så når Hawking, en av nøkkelspillerne i den store brannmurdebatten, skriver en kort artikkel om temaet (uansett om det er publisert eller ikke), tar verden det til etterretning.

Hawkings løsning på paradokset fjerner det sorte hullets hendelseshorisont, og fjerner dermed paradokset; ingen hendelseshorisont, ingen brannmur. Men vi blir fortalt at alle sorte hull har hendelseshorisonter - linjen du ikke kan krysse eller for alltid gå tapt inne i det sorte hullet - hva gir? [No Escape: How Black Holes Work (Infographic)]

Hawking mener at ideen bak hendelseshorisonten må omarbeides. I stedet for at hendelseshorisonten er en bestemt linje som lyset ikke kan slippe utover, påberoper Hawking seg en 'tilsynelatende horisont' som endrer form i henhold til kvantesvingninger inne i det sorte hullet - det er nesten som et 'grått område' for ekstrem fysikk. En tilsynelatende horisont ville ikke bryte verken generell relativitet eller kvantedynamikk hvis regionen like utenfor den tilsynelatende horisonten er et sammenfiltret, kaotisk informasjonsrote.

NYHETER: Spooky Connection: Wormholes and the Quantum World

'Således, som værmeldinger på jorden, vil informasjon effektivt gå tapt, selv om det ikke ville tapes av enhetlighet,' skriver Hawking. Dette betyr i utgangspunktet at selv om informasjonen kan unnslippe fra det sorte hullet, sørger dens kaotiske natur for at den ikke kan tolkes, og omgå brannmurparadokset alt sammen.

Unødvendig å si at dette papiret har gjort lite for å overbevise Polchinski. 'Det høres nesten ut som (Hawking) erstatter brannmuren med en kaosvegg, noe som kan være det samme,' sa han til New Scientist .

Mye av den teoretiske debatten er vanskelig å forstå og resultatet av beregninger av fysiske hendelser som vi umulig kan oppleve i vårt daglige liv. Men ikke ta feil av denne debatten som utelukkende et høyaktuelt argument i det teoretiske fysikkmiljøet. Grunnlaget er forankret i det økende ubehaget vi føler med feil samsvar med generell relativitet og kvantedynamikk (spesielt hvilken rolle tyngdekraften spiller i kvanteverdenen), et problem som ikke kan løses med vår nåværende forståelse av universet.

Det er tross alt disse vitenskapsproblemene vi bygger partikkelakseleratorer på flere milliarder dollar for.

Kilde: Nature News

Denne artikkelen ble levert av Discovery News .