הפיזיקאי החי המפורסם ביותר הציע דרך חדשה לפתור את אחת הפאזלים המביאים ביותר בפיזיקה המודרנית: האם חור שחור יכול למחוק מידע מהיקום? לדברי סטיבן הוקינג ושותפיו, התשובה עשויה להיות לא - אם אתה נותן לחורים שחורים ראש שיער שופע.
תוכן קשור
- לברוח מהתהום של החור השחור!
- האם אסטרונאוטים ישרדו טיול בין כוכבים דרך חור תולעת?
"האם זו התשובה הסופית או לא, ברור לנו לחלוטין, " אומר המחבר המשותף מלקולם פרי, פיזיקאי תיאורטי מאוניברסיטת קיימברידג '. "אנו אומרים שזה צעד בדרך."
התיאור הבסיסי ביותר של חור שחור קובע שמה שנכנס לעולם לא יוצא. בהתבסס על תיאוריית היחסות הכללית של איינשטיין, המתארת את השפעת כוח הכבידה על הקוסמוס, חור שחור הוא כה מאסיבי עד שכל מה שחוצה את הקצה שלו, או אופק האירועים, נמשך לאיבוד לנצח, אפילו אור.
ואז בשנות השבעים גילה הוקינג כי חורים שחורים עצמם יכולים להיעלם. בזכות התחזיות של מכניקת הקוונטים, הפיזיקאים חושבים שהמרחב אינו ואקום אלא מלא במה שמכונה חלקיקים וירטואליים הקורצים פנימה ומחוצה לה. חלקיקים אלה מופיעים בזוגות נידונים להשמדה ברגע שהם באים במגע זה עם זה. אבל אם זוג מופיע משני צדי אופק האירועים של חור שחור, האחד נבלע והשני מקרין לחלל.
הקרינה הנמלטת גונבת אנרגיה מהחור השחור כשהוא יוצא, כך שהחור השחור מאבד מסה לאורך זמן. בסופו של דבר הוא מתנדף מהקיום. על פי חישוביו של הוקינג, הקרינה המתמשכת - העקר היחיד של חור שחור נעלם - אינה מכילה מידע שימושי לגבי התפתחותו של החור השחור ומה הוא אכל.
זו בעיה עבור פיזיקאים המקווים לאחד יחסיות עם מכניקת הקוונטים, שלדעת רוב המומחים אוסרת אובדן מידע. גרוס אנציקלופדיה, שרוף אותה או איבד אותה בכוח הכובד החזק להפליא של חור שחור, ושרידיו חייבים תמיד להכיל רמזים, שבאופן תיאורטי, מאפשרים לסחוב את הקלטת ולהכיר את תוכנו המקורי.
בחיפוש אחר הפיכות זו, הוקינג חזר על חישוביו המקוריים. באותה תקופה שהציע קרינה של חור שחור, המשפטים המתמטיים ציירו חורים שחורים כישויות חסרות תואר למדי כשהם נראים מבחוץ. כל מה שניתן היה למדוד היה המסה והמטען הכולל של החור השחור, כמו גם כמה מהר הוא הסתחרר.
היצירה החדשה, שפורסמה השבוע באתר ההדפס המקדים arxiv.org, מעניקה למפלצת הקוסמית תכונות ייחודיות נוספות המכונות "שערות", במקרה זה, שינויים דקים בוואקום ממש מחוץ לאופק האירועים.
"אנו מראים שאם אתה זורק משהו על חור שחור זה בדרך הנכונה, אתה יכול להשתיל שיער", אומר הפיזיקאי התיאורטי אנדרו סטרומינגר מאוניברסיטת הרווארד. הוא ועמיתיו ממחישים זאת בחלקיקים טעונים.
כמו אנרגיה, מטען חשמלי לא ניתן ליצור ולא להרוס. מכיוון שיש לשמור על המטען ביקום, הוקינג וחבריו המשותפים טוענים כי חלקיקים טעונים החוצים את אופק האירועים עשויים להשאיר עקבות מעצמם בחלל בצורה של חלקיקי אור מוזרים, המכונים פוטונים רכים, שאין להם אנרגיה. הפוטונים המוזרים האלה משנים את הוואקום של החלל ומאפשרים לו לשמור על מידע על החלקיקים המקוריים.
הוקינג ועמיתיו מציעים שהוואקום המשונה עשוי לאחסן מידע על חפצים תלת מימדיים על פני החור השחור, באותה צורה שבה הולוגרמה משמשת ייצוג תלת-ממדי של תמונה שטוחה.
"האם מתמטיקה של תורת היחסות הכללית מאפשרת זאת היא עדינה למדי, " אומר לי סמולין, פיזיקאי תיאורטי במכון היקפי לפיזיקה תיאורטית. סמולין מעדיף במקום זאת הסברים קוונטיים של חורים שחורים על בסיס מרכזיהם במקום קצוותיהם, ומוסיף שהוא יחפש למומחים אחרים לבדוק את המתמטיקה על העיתון החדש.
איש עדיין לא דיווח על טעות בחישובים, אך חששות החלו לצוץ כי התיאוריה במקרה הטוב אינה שלמה. סבין הוסנפלדר מהמכון הנורדי לפיזיקה תיאורטית שואלת כמה מידע השיער הרך המוצע יכול לקודד. היא גם מציינת כי העיתון אינו מסביר כיצד השערות, שהיו נעלמות עם החור השחור ברגע שהוא התאדה, היו מעבירות את המידע שלהן לקרינה שנשארה.
"אני בכלל לא משוכנעת שהרעיון החדש שהוצע על ידי הוקינג, פרי וסטרומינגר פותר את בעיית אובדן המידע, " היא כותבת בבלוג Backreaction. "אבל נראה שדרה מעניינת ששווה לחקור אותה. ואני בטוח שנראה בירור נוסף. "
