Paradoks informacji, czyli wielka zagwozdka Stephena Hawkinga
Polega on na tym, że jeśli czarna dziura stopniowo wyparowuje poprzez emisję promieniowania Hawkinga, to informacje o wszystkim, co wcześniej pochłonęła, mogłyby zostać bezpowrotnie utracone. A to stoi w sprzeczności z zasadami mechaniki kwantowej, według których informacja nigdy nie znika całkowicie. Fizyków od lat nurtuje więc pytanie: gdzie trafiają informacje pochłonięte przez czarną dziurę i czy można je w jakiś sposób odzyskać?
Nowe badania sugerują, że rozwiązanie może kryć się w zaskakującym matematycznym narzędziu określanym mianem podwójnej kopii. Taka koncepcja pokazuje, że równania opisujące grawitację i cząstki elementarne mogą być ze sobą głęboko powiązane. Innymi słowy, pewne problemy dotyczące grawitacji można tłumaczyć językiem fizyki cząstek.
W praktyce oznacza to, iż skomplikowane obliczenia dotyczące czarnych dziur można przełożyć na znacznie łatwiejsze równania opisujące oddziaływania cząstek w standardowym modelu fizyki. Naukowcy porównują tę metodę do swego rodzaju kamienia z Rosetty dla współczesnej fizyki, czyli narzędzia umożliwiającego tłumaczenie pomiędzy dwoma pozornie zupełnie różnymi teoriami.
Czy cokolwiek może uciec z czarnej dziury?
Najważniejszym osiągnięciem w kontekście tych nowych badań jest odkrycie matematycznego odpowiednika promieniowania Hawkinga w świecie fizyki cząstek. Kilka niezależnych zespołów badawczych doszło do podobnych wyników. Okazało się, że emisję promieniowania przez czarną dziurę można opisać jako proces przypominający rozpraszanie naładowanej cząstki przez zapadającą się sferę materii. Dzięki temu naukowcy po raz pierwszy uzyskali możliwość analizowania zjawisk związanych z czarnymi dziurami przy użyciu narzędzi rozwijanych wcześniej głównie dla fizyki cząstek elementarnych.
Co z realnymi konsekwencjami postępu? Fizycy mówią o możliwości lepszego zrozumienia samego paradoksu informacji. Jeśli bowiem właściwości czarnych dziur można przetłumaczyć na język standardowego modelu, istnieje szansa, że informacje nie znikają naprawdę, lecz pozostają zakodowane w bardzo subtelny sposób w promieniowaniu Hawkinga. To mogłoby pogodzić teorię względności Einsteina z mechaniką kwantową: dwa filary współczesnej fizyki, które od dawna trudno ze sobą połączyć.
Ale pamiętajmy o jednym – badania są nadal czysto teoretyczne. Problemem pozostaje fakt, że promieniowanie Hawkinga jest ekstremalnie słabe i do dziś nie udało się go bezpośrednio zaobserwować w kosmosie. Fizyczne czarne dziury emitują tak niewielkie ilości tego promieniowania, że sygnał ginie w tle promieniowania kosmicznego. Z tego powodu większość badań opiera się na modelach matematycznych oraz laboratoryjnych analogach czarnych dziur, które próbują odtworzyć podobne efekty w kontrolowanych warunkach.
Źródło: arXiv
