Najslavniji živi fizičar svijeta Stephen Hawking u utorak je objavio kako vjeruje da je riješio najveći misterij crnih rupa koji već godinama muči znanstvenike. Svoje nove teorije predstavio je medijima i stručnjacima na konferenciji na KTH Royal Institute of Technology u Stockholmu.

 

Hawking se već duže vrijeme bavi tzv. paradoksom gubitka informacija. Jednostavno govoreći, problem je u tome što se čini da informacije o zvijezdi iz koje je nastala crna rupa i o materijalima koji u nju upadnu, zauvijek nestaju u crnoj rupi kada ona sama nestane, odnosno ispari. To je u suprotnosti s temeljnim zakonima fizike o očuvanju energije i kauzalnosti.

Fizikalne informacije podrazumijevaju sve informacije sadržane u nekom sustavu. Moglo bi se reći da je fizikalna informacija utjelovljena u nekoj stvari identitet same te stvari što uključuje sva njezina svojstva i čini je drugačijom od drugih - ukratko 'ono što jednu stvar razlikuje od druge'. Kao što energija ili čestica ne može nestati, tako šire govoreći fizikalne informacije ne mogu nestati.

Znanstvenici smatraju da crne rupe nastaju kada se velike zvijezde, na kraju svoga života, uruše jer njihov unutrašnji tlak koji se stvara u nuklearnim procesima postane nedovoljno jak da bi se odupro gravitacijskim silama materije u zvijezdi. Većina fizičara vjeruje da tada nastaje tzv. singularnost - područje u kojem su gustoće materije postale tolike da Einsteinova opća teorija relativnosti više ne daje dobra predviđanja. No, ova teorija singularnosti ima nedostataka. Budući da u singularnosti više ne funkcioniraju poznati zakoni fizike, nitko ne zna što se zbiva u crnoj rupi.

Sam Hawking pretpostavio je 1970-ih da crne rupe koje rotiraju, u skladu s kvantnim načelom neodređenosti, moraju stvarati i emitirati čestice kao što u svemiru čestice i antičestice nastaju u fluktuacijama kvantnog vakuuma. Drugim riječima, one postupno zrače energiju, isparavaju i nestaju. Ovo zračenje nazvano je Hawkingovim.

No, ključno pitanje jest što se zbiva s informacijama pohranjenima u crnoj rupi kada ona nestane? Na predavanju, održanom u ponedjeljak u Stockholmu, Hawking je naglasio da bi se čak i sam koncept vremena mogao raspasti kada bi se pokazalo da su crne rupe izuzete iz temeljnih zakona koji vladaju u svemiru.

Već u utorak Hawking je predstavio svoje rješenje, odnosno svoju novu teoriju prema kojoj informacije preživljavaju singularnost jer ne propadaju u crnu rupu, već ostaju zabilježene na njezinoj periferiji - u horizontu događaja gdje su gravitacijske sile crne rupe toliko male da kvantni efekti funkcioniraju pa je i Hawkingovo zračenje moguće.

'Smatram da se informacije ne pohranjuju u unutrašnjosti crne rupe, kako bismo mogli očekivati, već u horizontu događaja', rekao je britanski fizičar.

Horizont događaja je svojevrsna ljuska oko crne rupe. Sve što prijeđe rub ove plohe propada u crnu rupu, uključujući i svjetlost. Gledano u dvije dimenzije, on izgleda kao rub diska oko rupe.

Prema Hawkingovoj novoj ideji, čestice koje uđu u crnu rupu ostavljaju tragove svojih informacija u horizontu događaja. Kada ponovno izađu u obliku Hawkingovog zračenja, one će sa sobom natrag ponijeti dio tih informacija tako da će informacije, tehnički govoreći, biti očuvane.

'Informacije su pohranjene u super prijelazu horizonta koji uzrokuju ulazne čestice izvorne zvijezde', rekao je Hawking. 'Informacije o ulaznim česticama vraćaju se, no u kaotičnom i beskorisnom obliku. Informacija je izgubljena za sve praktične svrhe', dodao je.

Na predavanju u ponedjeljak Hawking je povratak izmiješanih informacija usporedio sa spaljivanjem enciklopedije - njezinim izgaranjem informacije neće nestati, one će, tehnički govoreći, ostati sadržane u pepelu, međutim, ako u njemu potražite glavni grad Minnesote, imat ćete problema.

Prijevodi koji nastaju u horizontu crne rupe predstavljaju neku vrstu holograma, u smislu da se 3D informacije zapisuju na 2D površini. Kada zračenje napusti crnu rupu, ono sa sobom ponese dio informacija koje su bile zabilježene u horizontu događaja.

Zanimljivo je da su Hawkingove ideje prilično slične teorijama koje je ranije na istu temu u više radova predstavio nobelovac Gerard t'Hooft.

Konferencija koja je okupila neke od najvećih znanstvenih umova današnjice, kao i rasprave o novim idejama i matematičkim rješenjima za njih, trebala bi se nastaviti u narednim danima. Tek kroz ove rasprave postat će jasno jesu li Hawkingove teorije donijele nešto značajno novo, neka nova rješenja postojećih problema.