Tudósok: A „quantum Hair” megoldhatja Hawking fekete lyuk paradoxonát

Stephen Hawking fekete lyuk információs paradoxona fél évszázada zavarba ejti a tudósokat, és egyeseket a fizika alapvető törvényeinek megkérdőjelezésére késztetett. A tudósok most azt mondják, hogy megoldhatták a hírhedt problémát azáltal, hogy kimutatták, hogy a fekete lyukaknak van egy „kvantumhajnak” nevezett tulajdonsága.

Ha igaz, ez óriási előrelépést jelentene az elméleti fizikában.

A munkát vezető Xavier Calmette professzor, a Sussexi Egyetemről elmondta, hogy miután egy évtizedig dolgozott a probléma mögött meghúzódó matematikán, csapata az elmúlt évben gyors előrehaladást ért el, ami önbizalmat adott abban, hogy végre megoldották a problémát. .

„A tudományos közösségben általában azt feltételezték, hogy ennek a paradoxonnak a feloldásához hatalmas paradigmaváltásra van szükség a fizikában, ami akár a kvantummechanika, akár az általános relativitáselmélet lehetséges újrafogalmazását kényszerítené” – mondta Calmette. „Azt találtuk – és szerintem különösen izgalmas –, hogy erre nincs szükség.”

A Hawking-paradoxon a következő: A kvantumfizika szabályai kimondják, hogy az információ megmarad. fekete lyukak Kihívás elé állítja ezt a törvényt, mert amint egy tárgy bejut a fekete lyukba, örökre eltűnik – a benne kódolt információkkal együtt. Hawking azonosította ezt a paradoxont, és évtizedeken át továbbra is összezavarta a tudósokat.

Számtalan megoldási javaslat született, köztük a „tűzfalelmélet”, amelyben az információnak a fekete lyukba való belépés előtt kellett volna égnie, a „fuzz ball-elmélet”, amelyben a fekete lyukak határai elmosódottak, és a húr különböző ágai. elmélet. A legtöbb javaslat azonban a kvantummechanika törvényeinek vagy Einstein gravitációelméletének, a modern fizika két pillérének átírását igényelte.

Ezzel szemben a kvantumköltészetelmélet azt állítja, hogy feloldja a paradoxont ​​azáltal, hogy egy új matematikai képlet segítségével áthidalja az általános relativitáselmélet és a kvantummechanika közötti szakadékot.

Az elnevezés rábólint arra a klasszikus fizikán alapuló véleményre, miszerint a fekete lyukak meglepően egyszerű objektumoknak tekinthetők, amelyeket csak tömegük és forgási sebességük határoz meg. A jellegtelen kopasz fekete lyukak előrejelzését az 1970-es évek óta „szőrtelen elméletnek” nevezik.

Calmette és munkatársai úgy vélik, hogy a fekete lyuk bonyolultabb – vagy szőrösebb. Azt sugallják, hogy amikor az anyag fekete lyukba omlik, halvány nyomot hagy a gravitációs mezőjében. Ezt az ujjlenyomatot „kvantumhajnak” nevezik, és a szerzők szerint ez biztosítja majd azt a mechanizmust, amellyel az információkat megőrzik a fekete lyuk összeomlása során. Ezen elmélet szerint két azonos tömegű és sugarú, de eltérő belső konfigurációjú fekete lyuk gravitációs mezői nagyon finom különbségeket mutatnak.

„A mi megoldásunk nem igényel spekulatív ötletet; ehelyett kutatásunk azt mutatja, hogy a két elmélet felhasználható a fekete lyukak következetes számításaira, és megmagyarázzák, hogyan tárolhatunk információkat radikális új fizika nélkül.”

Nincs nyilvánvaló módszer az elmélet csillagászati ​​megfigyelésekkel való tesztelésére – a gravitációs ingadozások túl kicsik lennének a méréshez. De az elmélet valószínűleg intenzív vizsgálat alá kerül az elméleti közösség részéről.

„Ha nagy követelése van, azt alá kell támasztania” – mondta Calmette. Hozzátette: „Eltart egy ideig, amíg az emberek ezt teljesen elfogadják. Az irónia már régóta létezik, és híres emberek világszerte dolgoznak ezen évek óta.”

A munka a Physical Review Letters-ben jelent meg.