Grau ist das neue schwarze Loch: Stephen Hawking stimmt? (Op-Ed)
Ein klassisches schwarzes Loch
Quantenmechanik kümmert sich intensiv um Informationen und macht sich Sorgen um die detaillierte Zusammensetzung eines Objekts wie eine Teekanne: gibt wie viele Protonen und Elektronen und wo sind sie; Sie kümmern sich um die Tatsache, dass eine Teekanne ist eine Teekanne, eine bestimmte Anordnung von Elektronen und Protonen, die sich auf etwas anderes, wie ein Lichtstrahl oder ein Sofa unterscheidet.
Wenn die Teekanne in ein schwarzes Loch geworfen wird, es ist völlig zerstört, zuerst in 1 Million Stücke zerschlagen, dann zersplittert, und dann riss die Atome in ihre Einzelteile zerlegt, bevor Sie in eine zentrale Singularität aufgesogen.
Aber die Strahlung, die Hawking vorhergesagt, dass von schwarzen Löchern ausgestrahlt enthält keine Informationen von dem, was fiel; Egal wie gut Sie die Strahlung untersuchen kann Ihnen nicht sagen, wenn es war eine Teekanne, einen Kühlschrank oder eine kleine Leguan namens Colin, die ihren Untergang erfüllt.
Vielen erscheint dies wie eine triviale Angelegenheit. Aber in Wirklichkeit die Quantenmechanik ist die Studie von Informationen, verfolgen den Fluss und die Interaktion von grundlegenden Bits von Informationen im Universum.
Löschen von Informationen, daher ist eine sehr große Sache, und in den letzten Jahren haben Forscher untersucht verschiedene Möglichkeiten, in denen die Informationen, die von einem schwarzen Loch verschluckt irgendwie erhalten bleibt.
Grenzen
Es muss daran erinnert werden, dass wir sind jetzt die Grenzen der modernen Physik, und da wir keinen einzigen mathematischen Rahmen wo Schwerkraft und Quantenmechanik schön zusammen spielen, haben wir ein wenig sorgen, wie wir die beiden Stücke zusammengeklebt haben.
Im Jahr 2012 wurde das Problem durch US-Physiker Joseph Polchinski revisited. Er untersucht die Produktion von Hawking-Strahlung in der Nähe des Ereignishorizonts eines schwarzen Lochs, beobachten, wie Paare von Partikel aus dem Quanten-Vakuum mit einem unwiederbringlich verloren in das Loch, während die anderen fliegen Weg in den freien Raum trennen.
Mit ein wenig mathematischen Tricks, Polchinski stellte die Frage: "was passiert, wenn die Informationen das einfallende Teilchen ist nicht in das Loch verloren, aber irgendwie auf die austretende Strahlung aufgedruckt ist?"
Wie das Brechen des atomaren Bindungen, erweist sich diese Neuzuweisung von Informationen sehr energisch, rund um ein schwarzes Loch mit einer "Firewall", durch die einfallende Teilchen übergeben haben. Wie der Name schon sagt, wird eine solche Firewall Colin der Leguan knusprig braten. Aber zumindest Informationen geht nicht verloren.
Während eine mögliche Lösung zu präsentieren, viele durch seine Folgen für die Existenz einer Firewall Mühe sind und, dass Colin einen raschen Anstieg der Temperatur merkt, wird er wissen, dass er den Ereignishorizont. Dies widerspricht einer der Hauptschwerpunkte der allgemeinen Relativitätstheorie, nämlich, dass einfallende Beobachter glücklich durch den Ereignishorizont unbemerkt Segeln muss, die es gibt.
Zurück zu Räuspern
Das ist es wo Hawking es jüngst veröffentlichten Papier hereinkommt, was darauf hindeutet, dass weiter umrühren die Quantenmechanik in der allgemeinen Relativitätstheorie die brodelnde Masse des Vakuums die Bildung von eine gestochen scharfe, gut definierte Ereignishorizont verhindert mit einer mehr ephemere "scheinbaren Horizont" ersetzen.
Dieser scheinbaren Horizont macht den Job von einem Ereignishorizont, Trapping Materie und Strahlung innerhalb des Schwarzen Lochs, aber diese Fangmethoden ist nur temporär und schließlich die Materie und Strahlung sind freigegeben tragen ihre gespeicherten Informationen mit ihnen.
Wie schwarze Löcher nicht mehr auslaufen müssen Informationen zurück in den Raum, sondern können jetzt loslassen, in einem letzten Ausbruch wenn sie haben vollständig verdunstet, gibt es keine Notwendigkeit, eine Firewall und einfallende Beobachter wird wieder eine Braten-freie Fahrt in das schwarze Loch haben.
Sind schwarze Löcher nicht mehr?
Astronomen hat das Chaos der fundamentalen Physik am Ereignishorizont wenig zu tun mit der immensen Gravitationsfeldern produziert durch diese Masse Wannen in den Kernen der Galaxien, einschalten, einige die energiereichsten Vorgänge im Universum. Astrophysikalische schwarze Löcher existieren immer noch glücklich.
Was Hawking sagt, ist, dass mit der Quantenmechanik enthalten, die Vorstellung eines schwarzen Lochs als rein durch die Gleichungen der allgemeinen Relativitätstheorie, die "klassische Black Hole", regiert nicht vorhanden ist, und den Ereignishorizont, die Grenze zwischen Flucht und keine-Escape ist komplexer, als wir bisher dachten. Aber wir haben Ahnungen davon seit mehr als 40 Jahren seit seiner ursprünglichen Arbeit zum Thema hatten.
In der Realität, die Schlagzeilen sollte nicht "schwarze Löcher existieren nicht" aber "schwarze Löcher sind komplizierter, als wir dachten, aber wir sind nicht wirklich wissen, wie kompliziert bis Schwerkraft und Quantenmechanik versuchen auszukommen".
Aber eine letzte leidige Frage – ist Hawking Recht? Ich begann dieses Artikels mit der Feststellung, dass Wissenschaft, Religion, mit der Praxis wartet auf Äußerungen aus der Höhe, alle fallen in Einklang mit den neuesten Dogma oft verglichen wird.
Aber das ist nicht die Art und Weise Wissenschaft funktioniert, und es ist wichtig zu bedenken, dass, während Hawking eindeutig sehr klug ist –, das unsterbliche Tammy Wynette im stehen durch Ihren Mann, "Immerhin ist er nur ein Mensch" zu zitieren – und nur, weil er etwas sagt es nicht so macht.
Hawkings Lösungsvorschlag ist clever, aber die Debatte über die wahre Natur von schwarzen Löchern werden weiterhin wüten. Ich bin sicher, sie ändert sich kontinuierlich ihre Spots, und ihre Eigenschaften werden mehr und mehr Kopf-scratchingly seltsam, aber dies ist die Weise, die Wissenschaft funktioniert, und deshalb macht es wunderbar.
Geraint Lewis erhält Mittel von der Australian Research Council und ist ein ARC-Zukunft-Fellow.
Dieser Artikel erschien ursprünglich in The Conversation. Lesen Sie die