Μαύρες τρύπες με μαλλιά επιλύουν (ξανά) το παράδοξο του Hawking

 By physicsgg on 18/03/2022

Άλλη μια «λύση» στο παράδοξο της απώλειας πληροφοριών της μαύρης τρύπας που διατύπωσε για πρώτη φορά ο Steven Hawking

Σύμφωνα με την γενική θεωρία της σχετικότητας του Αϊνστάιν, οι μαύρες τρύπες έχουν μόνο τρεις παρατηρήσιμες ιδιότητες: μάζα, σπιν και ηλεκτρικό φορτίο. Δεν υπάρχουν κάποια επιπλέον παρατηρήσιμα χαρακτηριστικά, όπως εξογκώματα, ανομοιομορφίες κ.λπ. (τα επονομαζόμενα «τρίχες» ή «μαλλιά» της μαύρης τρύπας)

Οι μαύρες τρύπες είναι νεκρά άστρα που έχουν καταρρεύσει και το βαρυτικό τους πεδίο είναι τόσο ισχυρό που τίποτε, ούτε καν το φως, δεν μπορεί να διαφύγει από το εσωτερικό τους. Αυτό σημαίνει ότι μαζί με τα φωτόνια και τα σωματίδια που «καταβροχθίζονται» από αυτές, φαίνεται πως εξαφανίζονται για πάντα και οι πληροφορίες κωδικοποιούνται σε αυτά. Τούτο όμως δεν συμφωνεί με την θεμελιώδη θεωρία της κβαντικής φυσικής, σύμφωνα με την οποία η πληροφορία δεν μπορεί ποτέ να χαθεί, αλλά πάντοτε διατηρείται.

Στη μια νέα έρευνα που δημοσιεύεται στο περιοδικό Physical Review Letters, οι Xavier Calmet και Stephen Hsu, υποστηρίζουν ότι έχουν επιλύσει το παράδοξο της χαμένης πληροφορίας δείχνοντας ότι οι μαύρες τρύπες έχουν μια ιδιότητα, ένα αποτύπωμα στο βαρυτικό τους πεδίο, που την ονομάζουν «κβαντικό μαλλί».

Ονόμασαν το αποτύπωμα «κβαντικό μαλλί» διότι η θεωρία τους αντικαθιστά την προηγούμενη ιδέα, το «θεώρημα χωρίς μαλλιά» που αναπτύχθηκε από τον John Archibald Wheeler την δεκαετία του 1960 (για την ακρίβεια η εικασία no-hair διατυπώθηκε για πρώτη φορά από τους John Wheeler και Remo Ruffini τo 1971 στο Physics Today). 

Αυτό που ήθελε να πει o Wheeler με το «δεν έχουν τρίχες ή μαλλιά» ήταν ότι οι μαύρες τρύπες δεν έχουν κάποια παρατηρήσιμα χαρακτηριστικά, όπως εξογκώματα, ανομοιομορφίες κ.λπ. Όταν μια μαύρη τρύπα σχηματίζεται από την κατάρρευση ενός άστρου, ο ορίζοντας των γεγονότων της καταλήγει σε ένα τέλειο σφαιρικό σχήμα χωρίς κανένα χαρακτηριστικό. Οι μαύρες τρύπες χαρακτηρίζονται από την μάζα, την ιδιο-στροφορμή και το ηλεκτρικό φορτίο τους. Εάν αυτές οι τιμές είναι ίδιες για οποιεσδήποτε δύο μαύρες τρύπες, είναι αδύνατο να τις ξεχωρίσουμε μεταξύ τους. Αυτό εννοούν όταν λένε πως οι μαύρες τρύπες δεν έχουν μαλλιά (ή τρίχες).

Οι Calmet και Hsu στην εργασία τους με τίτλο «Quantum Hair and Black Hole Information» σε αντίθεση με το no hair θεώρημα, υποστηρίζουν ότι επιλύουν το παράδοξο του Hawking γεφυρώνοντας το χάσμα μεταξύ της γενικής σχετικότητας και της κβαντικής μηχανικής. Η έννοια του ‘κβαντικού μαλλιού’ επιτρέπει στις πληροφορίες που εισέρχονται σε μια μαύρη τρύπα να βγουν ξανά διαμέσου της ακτινοβολίας Hawking, χωρίς να παραβιαστεί καμία από τις σημαντικές αρχές της κάθε θεωρίας. Πρόκειται, σύμφωνα με τους συγγραφείς για μια απλή και κομψή λύση.

Καλό είναι να επισημανθεί ότι έχουν δημοσιευθεί αρκετές μαθηματικές λύσεις για το παράδοξο της μαύρης τρύπας, αλλά δεν υπάρχουν – και μάλλον δεν θα υπάρξουν ποτέ- τα απαιτούμενα πειραματικά δεδομένα για να επιβεβαιωθεί κάποια από αυτές, αφού δεν μπορούμε να παρατηρήσουμε την εξάτμιση των μαύρων τρυπών. Παρ’ όλα αυτά οι εν λόγω μελέτες και οι συγγραφείς τους προβάλλονται από τα μέσα μαζικής ενημέρωσης. Έτσι, αφενός μεν κεντρίζεται το ενδιαφέρον του κοινού και αφετέρου οι ερευνητές γίνονται γνωστοί βελτιώνοντας την θέση τους, στον άγριο πολλές φορές, επαγγελματικό ανταγωνισμό της επιστημονικής κοινότητας.

Πηγή: https://www.bbc.com/news/science-environment-60708711