Επιστήμονες έλυσαν ένα από τα μεγαλύτερα παράδοξα που εντόπισε ο Στίβεν Χόκινγκ

18/03/2022

Οι μαύρες τρύπες σχηματίζονται όταν στα τεράστια αστέρια τελειώνουν τα καύσιμα τους και εκρήγνυνται

Οι επιστήμονες λένε ότι έχουν λύσει ένα από τα μεγαλύτερα παράδοξα στην επιστήμη, που εντόπισε για πρώτη φορά ο καθηγητής Στίβεν Χόκινγκ. Η νέα έρευνα ισχυρίζεται ότι έχει λύσει το παράδοξο υποστηρίζοντας ότι οι μαύρες τρύπες έχουν μια ιδιότητα που ονομάζουν «κβαντική τρίχα». Είναι μια «λύση» στο παράδοξο της απώλειας πληροφοριών της μαύρης τρύπας που διατύπωσε για πρώτη φορά ο Steven Hawking.

Σύμφωνα με την θεωρία του Στίβεν Χόκινγκ, οι μαύρες τρύπες λειτουργούν με τρόπο που θέτει δύο θεμελιώδεις θεωρίες σε σύγκρουση μεταξύ τους.

«Το πρόβλημα λύθηκε!», όπως είπε ο καθηγητής Xavier Calmet του Πανεπιστημίου του Sussex με μεγάλη ικανοποίηση. Ήταν μεταξύ εκείνων που ανέπτυξαν τις μαθηματικές εξισώσεις, που υποστηρίζεται, ότι έλυσαν το παράδοξο.

Στην καρδιά του παραδόξου βρίσκεται ένα πρόβλημα που απειλούσε να υπονομεύσει δύο από τις πιο σημαντικές θεωρίες της φυσικής. Η γενική θεωρία της σχετικότητας του Αϊνστάιν λέει ότι ο,τιδήποτε μπαίνει σε μια μαύρη τρύπα δεν μπορεί να βγει έξω, αλλά η κβαντομηχανική υποστηρίζει ότι αυτό είναι αδύνατο.

Ο καθηγητής Xavier Calmet και οι συνεργάτες του λένε ότι έχουν αποδείξει ότι τα στοιχεία από τα οποία αποτελείται ένα αστέρι αφήνουν ένα αποτύπωμα στο βαρυτικό πεδίο της μαύρης τρύπας.

Οι επιστήμονες ονόμασαν το αποτύπωμα αυτό «κβαντική τρίχα» επειδή η θεωρία τους αντικαθιστά μια προηγούμενη θεωρία που ονομάζεται «το θεώρημα χωρίς ‘μαλλιά’» που αναπτύχθηκε από τον φυσικό John Archibald Wheeler του Πανεπιστημίου Πρίνστον στο Νιου Τζέρσεϊ, τη δεκαετία του 1960.

Ο J.A. Wheeler (1911-2008) επινόησε το όνομα black hole, διατυπώνοντας τη μαθηματική περιγραφή μιας μαύρης τρύπας: μιας οντότητας, δηλαδή, που έχει μάζα, στροφορμή και φορτίο αλλά κατά τα άλλα δεν έχει φυσικά χαρακτηριστικά, άρα είναι φαλακρή ή χωρίς ‘μαλλιά’, θα λέγαμε.

Μια απεικόνιση άστρων νετρονίων που συγκρούονται για να σχηματίσουν μια μαύρη τρύπα

Το «θεώρημα της μαύρης τρύπας με ‘μαλλιά’» του καθηγητή Calmet, που δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Physical Review Letters είναι επαναστατικό. Ισχυρίζεται ότι επιλύει το παράδοξο του Χόκινγκ που έχει προβληματίσει βαθιά τους φυσικούς από τότε που το σκέφτηκε ο καθηγητής Χόκινγκ τη δεκαετία του 1970.

Το παράδοξο έθεσε την πιθανότητα είτε η κβαντομηχανική είτε η γενική σχετικότητα να είναι ελαττωματικές, κάτι που είναι μια τρομακτική προοπτική για τους θεωρητικούς φυσικούς, επειδή είναι οι δίδυμοι πυλώνες στους οποίους βασίζεται το μεγαλύτερο μέρος της κατανόησής μας για το Σύμπαν.

Το θεώρημα της ύπαρξης «μαλλιών» στις μαύρες τρύπες ισχυρίζεται ότι επιλύει το παράδοξο γεφυρώνοντας το χάσμα μεταξύ της γενικής σχετικότητας και της κβαντικής μηχανικής. Η έννοια της κβαντικής «τρίχας» επιτρέπει σε πληροφορίες σχετικά με το τι μπαίνει σε μια μαύρη τρύπα να βγουν ξανά χωρίς να παραβιαστεί καμία από τις σημαντικές αρχές της κάθε θεωρίας. Είναι μια απλή και κομψή λύση.

«Αλλά θα χρειαστεί λίγος χρόνος για να την αποδεχτούν οι άνθρωποι», λέει ο καθηγητής Calmet. Αυτό συμβαίνει επειδή είναι τόσο μεγάλη υπόθεση στον κόσμο της θεωρητικής φυσικής. Πολλοί διάσημοι φυσικοί σε όλο τον κόσμο έχουν καταπιαστεί με το θέμα, προτείνοντας πολύ δραματικές θεωρίες για να το εξηγήσουν, συμπεριλαμβανομένων ορισμένων που είχαν προτείνει ότι ορισμένες πτυχές της κβαντικής μηχανικής είναι λανθασμένες.

Εάν το θεώρημα επιβεβαιωθεί, είπε, θα μπορούσε να είναι το πρώτο βήμα για τη σύνδεση των θεωριών της σχετικότητας – που αφορούν τη βαρύτητα και την κβαντική μηχανική και επικεντρώνονται σε μεγάλο βαθμό στις άλλες τρεις δυνάμεις της φύσης, τον ηλεκτρομαγνητισμό και τις δύο πυρηνικές δυνάμεις.

«Μία από τις συνέπειες του παραδόξου του Χόκινγκ ήταν ότι η γενική σχετικότητα και η κβαντομηχανική ήταν ασύμβατες. Αυτό που αποδεικνύουμε εμείς είναι ότι είναι πολύ συμβατές».

Πηγή: BBC – Huffingtonpost.gr