Paradoxon gelöst? Wie kann Informationen von einem schwarzen Loch zu entkommen
Jedes schwarze Loch verbirgt ein Geheimnis – das Quantum bleibt der Star aus dem es entstanden, sagen eine Gruppe von Wissenschaftlern, die auch sagen voraus, dass diese Sterne später auftauchen können, sobald das schwarze Loch verdunstet.
Die Forscher nennen diese Objekte "Planck stars" und glauben, dass sie eine sehr wichtige Frage in der modernen Physik lösen könnte: das Paradox der Informationen oder die Frage, was passiert mit Informationen in Frage, die in ein schwarzes Loch fällt.
Die Idee könnte auch endlich versöhnen, Quantenmechanik und Albert Einsteins Allgemeine Relativitätstheorie, die Gravitation beschreibt, was zeigt, wie eine Theorie der Quantengravitation lösen könnte langjährige Rätsel in der Welt der Physik. [Die seltsamsten schwarzen Löcher im Universum]
Krümmung von Raum und Zeit
Schwarze Löcher sind Regionen des Weltraums so unglaublich dicht, dass nichts, nicht einmal Licht, von ihnen zu entkommen. Die meisten werden gedacht, um Form am Ende des Lebens ein großer Star, wenn der Innendruck nicht ausreicht, um seiner eigenen Schwerkraft zu widerstehen und der Stern unter seinem eigenen Gewicht kollabiert.
Die meisten Wissenschaftler glauben, dass da gibt es nichts zu diesem Zusammenbruch zu verhindern, wird schließlich eine Singularität bilden — eine Region wo unendliche dichten erreicht und Einsteins Allgemeiner Relativitätstheorie nicht mehr vorausschauende ist.
Aber diese "Singularität Theorie" hat Fehler. Da die Gesetze der Physik nicht mehr in einer Region von unendlicher Dichte gelten, weiß niemand, was vielleicht passieren könnte, in ein schwarzes Loch.
Stephen Hawking vorgeschlagen in den frühen 1970er Jahren, dass schwarze Löcher langsam verdunsten und verschwinden können. Aber in diesem Fall was passiert mit den Informationen, der ein Objekt beschreibt, die in ein schwarzes Loch fällt? Laut allgemeiner Relativitätstheorie kann nicht einfach Informationen verschwinden; im Inneren eines schwarzen Lochs wird jedoch offenbar Informationen. Diese "Information Paradox" hat Forscher seit Jahrzehnten verwirrt.
Carlo Rovelli an der Universität von Marseille in Frankreich und Francesca Vidotto an der Radboud Universität in den Niederlanden haben versucht, diese Frage zu beantworten, indem Sie erkunden die Idee, die das Universum, das davon ausgeht, dass mit dem Urknall begonnen haben, tatsächlich entstanden – wegen der Schwerkraft Quanteneffekte – von "big Bounce," nach einer früher öffentliche Phase.
"Die Quanten-Schwerkraft produzieren eine effektive abstoßende Kraft, so dass Materie würde nicht in einer Singularität zusammengebrochen, aber es würde nur einen maximale kompakten Zustand erreicht," sagte Vidotto.
Auf diese Weise das Universum würde "bounce" Wenn die Energie-Dichte der Materie die Planck-Skala, die kleinstmögliche Größe in der Physik erreicht, wodurch das Universum wieder zu erweitern, und dann möglicherweise zusammenbrechen, und so weiter hin und her. [Alternativen zu the Big Bang Theory (Infografik)]
Eine ähnliche Idee wurde nun vorgeschlagen, für das Schicksal der kollabierenden Materie eines sterbenden Sterns. Forscher sagen, dass Quantum Effekte – ähnlich denen, die ein Elektron fallen in den Kern eines Atoms zu verhindern – würde den Zusammenbruch eines Sterns zu stoppen, bevor es zu einem einzigen Punkt oder Singularität schrumpfen könnte. Der Stern würde dann ein super-kompaktes Objekt geworden, wieder auf die Beine während der Verdampfung des Schwarzen Lochs und schließlich explodieren. Schließlich würde alles, was in das schwarze Loch gefallen wären freigesetzt werden.
Gamma Ray bursts
Die Forscher sagen, dass, wie das schwarze Loch verdunstet und schrumpft, seiner Grenze zu einem bestimmten Zeitpunkt, die von der Planck-Star stößt wie es nach dem Bounce erweitert. Wenn das passiert, gibt es kein schwarzes Loch Horizont mehr, und alle Informationen, die in das schwarze Loch gefangen entweichen kann.
In diesem Fall würde die Information Paradox gelöst werden; die Informationen wären einfach neu emittierten ins Universum.
"Das schwarze Loch hat einen riesigen Überrest – ein Planck-Stern – und dies erlaubt uns, die Verdampfung von schwarzen Löchern, der Endphase des Lebens, ohne Paradoxien zu verstehen. Paradoxien sind nicht Teil der Natur; "sie sind das Zeichen für einige unvollständige Kenntnisse", sagte Vidotto.
Rovelli stimmt: "Informationen sind nie zu hoch konzentriert, und es kann mit der Explosion des Sterns zu entkommen." Diese Freigabe von Informationen, schätzt er, würde erzeugen Strahlung mit einer Wellenlänge von etwa 10 ^-14 cm – die Wellenlänge der Gammastrahlen.
"Jetzt wir eine verlockende Möglichkeit sehen: Wenn in die schwarzen Löcher Materie zusammenbricht und dann springt, kann die Erweiterung ein sehr einschneidendes Ereignis, eine große Explosion" Vidotto sagte.
Und möglicherweise, fügen Sie die Wissenschaftler, Astronomen haben bereits beobachtet Planck Sterne Freigabe der Informationen in den Raum, in Form von extrem hellen Veranstaltungsreihe Gamma Ray Bursts.
Kein "Ende der Physik"
Schließlich sollte die Theorie bestätigt werden, könnte es einen festen Beweis sein, Quantengravitation existiert Aurelien Barrau Joseph Fourier Universität in Grenoble, Frankreich, der nicht an der Studie beteiligt war, sagte.
"Das Papier zeigt, dass es möglicherweise experimentelle Folgen der Quantengravitation", sagte er. "Dies wäre faszinierend."
Der nächste Schritt wäre eine genauere Beschreibung des Quanten-Gravitation Prozesses erhalten, die auf die "big Bounce," möglicherweise mit Hilfe von eine genaue Computersimulation eines realistischen Zusammenbruch führen sollte, sagte Stefano Liberati, Physiker am SISSA (International School for Advanced Studies, Triest, Italien), die nicht in der Forschung entweder teilgenommen habe.
"Wenn die Idee [bestätigt] mit detailliertere Berechnungen, es werden weitere Beweise, dass nennen wir Singularitäten im Allgemeinen Relativitätstheorie nur Situationen, wo unsere aktuellen Theorie fehlende Vorhersehbarkeit, sind aber erfolgreich gelöst durch Quantengravitation," sagte er. "An diesem Punkt der Big Bang oder die Mitte des schwarzen Löcher nicht"das Ende der Physik", sondern nur eine andere Tür offen gelegt werden, wäre führt uns zu einem Quantensprung in das Verständnis der Natur unseres Universums."
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