KOSMIČKO TKANJE

REŠEN PARADOKS CRNE RUPE

441 pregleda
Shutterstock

Profesor Ksavijer Kalmet sa Univerziteta Saseks i saradnici smatraju da su crna rupa dlakava, jer materija koja se u njenom gravitacionom polju ostavlja slab otisak. Taj otisakse naziva kvantnom dlakom.

Dve nove studije nedavno objavljene u dva naučna časopisa predstavile su moguće rešenje za paradoks crnih rupa, koji je pre gotovo pola stoleća prvi objavio britanski fizičar Stiven Hoking.Moguće rešenje problema fizičari su nazvali kvantne dlake. Ako se ono potvrdi, biće to veliki pomak u teorijskoj fizici.Šta je to Hokingov paradoks?

Godine 1976. Hoking je otkrio da će izdvojena crna rupa emitovati zračenje na temperaturi koja je određena njenom masom, nabojem i ugaonom količinom kretanja, odnosno spinom, ali na način nezvisan od početnog stanja crne rupe. Ona će vremenom izračiti svu energiju koja je u nju upala i nestati.To bi podrazumevalo da će objekat, kada jednom upadne u crnu rupu zauvek nestati, zajedno sa svim informacijama kodiranim u njemu. No, to je u suprotnosti s temeljnim pravilom klasične i kvantne fizike prema kojem određeno stanje sistema u jednom trenutku određuje njegovu vrednost u nekom drugom trenutku.

U ovom kontekstu termin informacijakoristi se za označavanje svih podataka o svim pojedinostima određenog stanja. Teza da se informacije moraju sačuvati znači da bi se detalji koji odgovaraju ranijem vremenu uvek mogli rekonstruiaati u kasnijem trenutku. Drugim rečima, na temelju sadašnjih informacija o stanju nekog sistema može se rekonstruisati ranije stanje iz kojeg je sadašnje proizašlo.

Ćelave i dlakave

Šezdesetih godina prošlog stoljeća fizičar on Arčibald Viler, raspravljajući o činjenici da o crnim rupama nemamo puno opazivih podataka, odnosno da ih možemo u potpunosti opisati samo na temelju njihove mase, spina i naboja, zaključio je da su crne rupe ćelave, odnosno da crne rupe nemaju dlake. Njegova teorema postala je poznata kao teorema bez dlaka.

No, koautor istraživanja profesor Ksavijer Kalmet i saradnici smatraju da su crne rupe složenije, odnosno da su dlakave. Oni smatraju da materija, kada se urušava u crnu rupu, u njenom gravitacionom polju ostavlja slab otisak. Taj otisak naziva se kvantnom dlakom, a predstavlja mehanizam kojim bi se informacije mogle očuvati tokom kolapsa crne rupe. Prema ovoj pretpostavci, dve crne rupe s identičnim masama i poluprečnicima, ali s različitim unutrnjim sastavom, suptilno bi se razlikovale u svojim gravitacionim poljima.

Dve studije istog tima

U prvom naučnom radu, objavljenom u časopisu Physical Review Letters, profesor Ksavijer Kalmet sa Fakulteta matematičkih i fizičkih naukaUniverziteta u Saseksu i profesor Stiven Hsu sa Univerziteta Mičigen stejt, pokazali su da su crne rupe složenije nego što se prvobitno mislilo i da imaju gravitaciona polja koja sadrže informacije o tome kako su nastale.Utvrdili su da tvar koja kolabira u crnu rupu ostavlja svojevrstan kod, odnosno trag u gravitacionom polju van crne rupe koji se naziva kvantna dlaka.


Ksavijer Kalmet (Research Gate)

Autori u zaključku pišu da je kvantno stanje spoljašnjeg gravitacionog polja crne rupe određeno njenim unutrnjim stanjem, što omogućuje da to unutrnje stanje utiče na Hokingovo zračenje koje se stvara na horizontu događaja. Horizont događaja omeđuje crnu rupu i predstavlja granicu nakon koje se više nijedno telo, pa ni svetlost, ne može osloboditi gravitacije crne rupe. Iz ovog naučnog rada proizlazi da se informacije o crnoj rupi šire na mnoge grane konačnog stanja zračenja crne rupe i da igraju ulogu u njenom isparavanju.

U drugom naučnom radu, koji se nadovezuje na prvi, objavljenom u časopisu Physics Letters B, isti je tim napisao da kvantne dlake rešavaju Hokingov informacioni paradoks crne rupe.Naše rešenje ne zahteva nikakvu spekulativnu ideju; umesto toga naše istraživanje pokazuje da se te dve teorije (opšta teorija relativnosti i kvantna mehanika) mogu koristiti za dosledne proračune za crne rupe i objasniti kako se informacije pohranjuju bez potrebe za radikalnom novom fizikom, rekao je Kalmet.

Objašnjavajući otkriće kvantne dlake, Roberto Kazadio, profesor teorijske fizike na Univerzitetu u Bolonji, izjavio je:Ključni aspekt jeste da crne rupe nastaju kolapsom kompaktnih objekata, a u tom slučaju, prema kvantnoj teoriji, nema apsolutnog razdvajanja između unutrašnjosti i spoljašnjeg dela crne rupe. U klasičnoj teoriji horizont događaja crne rupe deluje kao savršena jednosmerna membrana koja ne ispušta ništa napolje i stoga je spoljašnost ista za sve crne rupe određene mase.To je klasična teorema bez dlaka. Međutim, u kvantnoj teoriji stanje materije koja se urušava i formira crnu rupu nastavlja uticati na stanje njene bliske okoline na način koji je kompatibilan sa sadašnjim eksperimentalnim granicama. To je ono što je poznato kao kvantna dlaka.

Bez velike promene

Kalmet je za Phys.org kazao da su se crne rupe dugo smatrale savršenom laboratorijomm za istraživanja da se Ajnštajnova opšta teorija relativnosti i kvantna mehanika spoje u jednu univerzalnu teoriju koja bi vredila uvek i svuda.Naime, opšta teorija relativnosti odlično opisuje međuđelovanja objekata u makrosvetu velikih masa i velikih udaljenosti kakav čine planete, zvezde i galaksije. S druge strane, kvantna mehanika odlično opisuje zbivanja na mikronovou atoma i molekula. Problemi nastaju u situacijama u kojima se ta dva sveta preklapaju, primerice u crnim rupama i Velikom prasku, gde postoje ogromne mase na mikroskopskim nivoima. Rešenje koje bi spojilo ove dve teorije, neka nova, objedinjujuća teorija, već je decenijama svojevrsni sveti gral fizike.

„U naučnoj zajednici iopšteno se pretpostavljalo da bi za rešavanje ovog paradoksa bila potrebna ogromna promena paradigme u fizici, što bi istraživače nateralo na moguću preformulaciju kvantne mehanike ili opšte relativnosti. No mi smo otkrili, a mislim da je to posebno uzbudljivo, da to nije potrebno, objasnio je Ksavijer Kalmet.

Nisu svi uvereni

Nažalost, ne postoji jasan način da se ova pretpostavka testira astronomskim posmatranjima jer bi gravitacione fluktuacije, odnosno dlake crne rupe, bile premale da bi se mogle izmeriti. U nauci je eksperimentalna provera krucijalna da bi se hipoteza potvrdila. No pomenuti naučni rad će, verovatno, privući pažnju zajednice teorijskih fizičara i proći brojne dodatne provere.

Profesor Tobi Vajzman, teorijski fizičar s Imperijal koledža u Londonu, za Gardijanje opisao istraživanje kao dobar posao, ali je ipak napomenuo da nije uveren da je ono razrešilo desetlećima star paradoks.Istakao je da naučni rad sugeriše da bi se mogle dobiti neke dodatne informacije o tome šta se nalazi unutar crnih rupa, no nije pokazao da bi opisani fenomen mogao objasniti celokupnu informaciju koja je očito izgubljena.To nisu pokazali, a to je suština paradoksa, naglsio je on.

(Izvor Indeks)

O autoru

administrator

Ostavite komentar