В това, което може би е най-значимият му принос към

В това, което може би е най-значимият му принос към науката, Стивън Хокинг допусна, че черните дупки могат да изпускат форма на радиация, която ги кара последователно да изчезнат и в последна сметка да завършат живота си в солидно избухливо събитие.

Това излъчване, по-късно наречено „ излъчване на Хокинг “, по нехайство предизвиква проблем в пресечната точка на общата доктрина на относителността и квантовата физика – първото е най-хубавото изложение, което имаме за гравитацията и вселената в галактически солидни мащаби, до момента в който второто е най-стабилният модел на физиката, която ръководи доста дребното.

Двете теории са потвърждавани неведнъж от тяхното друго начало при започване на 20-ти век. И въпреки всичко те остават разочароващо несъвместими.

Тази несъответственост, която поражда основно от неналичието на доктрина за „ квантовата гравитация “, се задълбочи в средата на 70-те години, когато Хокинг взе правилата на квантовата физика и ги приложи към ръба на черните дупки. Роди се абсурд, за разрешаването на който физиците работят 50 години.

Може най-сетне да сме на прага на решение с помощта на рецензията, оповестена в списанието Europhysics Letters предишния месец. В него откривателите по физика от Университета на Съсекс Ксавие Калмет и Стивън Д. Х. Хсу разказват в детайли казуса с парадокса на Хокинг и евентуалните решения на този космологичен проблем.

Какъв е казусът с радиацията на Хокинг?

В писмо от 1974 година, озаглавено Експлозии в черни дупки? оповестено в списанието Nature, младият Хокинг допуска, че квантовите резултати, нормално пренебрегнати във физиката на черните дупки, могат да станат обилни при утежняването на масата на черна дупка за интервал от почти 10¹⁷ (10 последвано от 16 нули) секунди.

Черните дупки се основават, когато солидни звезди доближат края на живота си и горивото, което употребяват за нуклеарен синтез, е изчерпано. Спирането на нуклеарния синтез поставя завършек на външния напън, който поддържа звездата против ориентираната във вътрешността мощ на личната й гравитация.

Това води до колапс на ядрото, което основава точка, в която пространство-времето е безпределно извито – централна сингулярност, която физиката сега не може да изясни. На външния борд на тази рискова кривина е „ хоризонтът на събитията “ на черната дупка или точката, в която даже светлината не е задоволително бърза, с цел да избегне гравитационното привличане на черната дупка.

„ Хокинг изследва квантовите резултати покрай хоризонта на черните дупки, осъзнавайки, че тук непринудено ще се генерират двойки частици “, споделя Калмет пред Popular Mechanics. „ Разглеждайки съответна двойка частици, той може да покаже, че една от двете, когато се създаде на хоризонта на събитията, ще падне в черната дупка, с цел да не бъде забелязана в никакъв случай повече. Другата ще избяга и по принцип ще бъде забележима за външен наблюдаващ. Това е известната радиация на Хокинг.

Когато се появят тези по този начин наречени виртуални частици, те го вършат с равни и противоположни заряди, с цел да избегнат нарушаването на закона за опазване на силата, който гласи, че силата не може нито да бъде основана, нито унищожена. Подобно на банка, вакуумът на космоса има опция за овърдрафт, само че този дълг нормално се изплаща бързо от частиците, които се унищожават една друга.

Ако една парченце избяга като радиация на Хокинг и избегне анихилация, енергийният дълг, който остава, би трябвало да бъде заплатен от масата на черната дупка. Това я кара последователно да се изпарява, до момента в който се появяват повече частици и се излъчва повече радиация на Хокинг, отнемайки повече маса. Радиацията на Хокинг е топлинна, а топлинната радиация е съвсем безхарактерна. Това значи, че не може да носи информация за обекта, който я е излъчил “, споделя Калмет. „ Това би било сериозен проблем за черните дупки. “

Той показва, че изчислението на Хокинг допуска, че информацията за това, което е влезнало в черната дупка, ще бъде унищожена, когато черната дупка се изпари.

„ Ако е правилно, това би било проблем за физиката, защото едно от основните свойства на квантовата механика, наречено „ унитарност “, допуска, че постоянно е допустимо да гледате кино лентата обратно. С други думи, от наблюдението на радиацията, предавана от черна дупка, квантовата механика ни споделя, че би трябвало да можем да реконструираме цялата история на черната дупка, какво е влезнало в нея “, споделя Калмет. „ Ако Хокинг е прав, ще би трябвало да приемем, че една от добре откритите теории на физиката е неверна. Или би трябвало да модифицираме квантовата механика, или може би общата доктрина на относителността на Айнщайн.

За благополучие, тъкмо тази година физиците предложиха концепция, която може да отстрани парадокса на Хокинг, като употребява съществуващите механизми. Въпреки че са мощен и тайнствен феномен на пространство-времето, черните дупки са много лесни за изложение. Това е по този начин, тъй като те могат да имат единствено три свойства, за които сме сигурни: маса, ъглов миг и електрически заряд. Теоретичният физик Джон Уилър заключи това с фразата „ черните дупки нямат коса “.

Калмет и Хсу допускат, че информацията, пренасяна от погълната материя, може да е кодирана в гравитационното поле на черна дупка. Чрез пресмятане на корекциите на гравитацията на квантово равнище те демонстрираха, че капацитетът на звездата е сензитивен към нейните вътрешни условия. Това значи, че черните дупки имат, заради липса на по-добър термин, „ квантова коса “, израснала от състава на звездата-предшественик.

Дуото последва това, като допусна, че радиацията на Хокинг не е напълно топлинна по природа. Вместо това те имат вяра, че в нея е кодирана осведомителна квантова коса.

„ Много дребните отклонения от топлинността са задоволителни, с цел да обяснят по какъв начин информацията, която е в черната дупка, остава налична за външен наблюдаващ “, твърди Калмет. „ Това е задоволително, с цел да се резервира унитарността и затова няма абсурд. “

Красотата на теорията на Калмет и Хсу е, че не изисква корекции в квантовата механика или общата доктрина на относителността, или спомагателни механизми, които още не са препоръчани от физиката.

„ В последна сметка всички съставки за решение на казуса съществуват от много време, в прочут смисъл Хокинг би могъл да го реши самичък, в случай че беше потърсил просто пояснение “, споделя Калмет. „ За мен е поразително, че разрешаването на осведомителния абсурд може да се направи, без да се слага нова физика, все пак, в което множеството хора са вярвали в продължение на съвсем пет десетилетия. “

Други хрумвания за разрешаване на парадокса на Хокинг не са толкоз консервативни. Наистина, някои биха могли да трансформират нашата съществена идея за вселената – или това би трябвало да бъдат „ вселени? “

Черни дупки и детски вселени

Концепцията за „ мултивселената “ е концепцията, че съществуват голям брой вселени в допълнение към нашата лична, само че са разграничени и не могат да си взаимодействат. Едно ново повтаряне на тази концепция допуска, че сингулярността в сърцето на черна дупка – безпределно извитата точка, в която се разпадат всички закони на физиката – в действителност е обособена и обособена детска галактика.

„ В моята доктрина всяка черна дупка в действителност е червеева дупка или „ мост на Айнщайн-Розен “ към нова галактика от другата страна на хоризонта на събитията на черната дупка “, споделя Никодем Поплавски, учител по физика в катедрата по математика и физика в от университета в Ню Хейвън, споделя пред Popular Mechanics. Това би означавало, че всяка галактика, сходно на нашата, може да съдържа милиарди черни дупки, всяка от които съдържа своя лична бебешка галактика. Поплавски споделя, че това предложение позволява естествено парадокса на Хокинг.

„ Информацията не изчезва, а отива в детската галактика от другата страна на хоризонта на събитията на черната дупка “, продължава Поплавски. „ Материята и информацията, които попадат в черна дупка и излизат от бяла дупка [обратното на черна дупка, която разрешава излизане, само че не и влизане] в бебешката галактика. “

Въпреки че теорията не регистрира категорично радиацията на Хокинг, сходно на истинската доктрина на Айнщайн за общата доктрина на относителността, тя не я отхвърля. По отношение на възможното изпаряване на черната дупка, Поплавски споделя, че това събитие просто би изолирало вечно детската галактика от нейния родител.

Бяха показани доста други хрумвания за разрешаване на парадокса на Хокинг, в това число информация, оставаща навътре в черната дупка и появяваща се в края на изпарението на черната дупка. Въпреки че никой не е разрешил казуса в чист тип, Калмет споделя, че някои от най-хубавите мозъци във физиката работят интензивно по въпроса.

Хокинг беше исполин в своята област и най-значимата му работа сподели, че даже галактическите титани като черните дупки не могат да съществуват постоянно. Наследниците на Хокинг работят, с цел да подсигуряват, че това своенравие се ползва към парадокса, който носи неговото име.