"Nie ma żadnych czarnych dziur". Nieoczekiwany zwrot Hawkinga

Według Hawkinga czarne dziury zachowują się inaczej, niż dotąd zakładaliśmyNASA/Dana Berry/SkyWorks Digital

- Nie ma czarnych dziur - przekonuje w najnowszej pracy Stephen Hawking, jeden z twórców teorii opisujących te obiekty. Wbrew pozorom naukowiec nie oszalał i nie próbuje zanegować istnieniu tego, co przez lata badał, przedstawił jednak teorię dość radykalnie zmieniającą dotychczasowe założenia na temat ich natury. Według niej wciągnięta przez czarną dziurę materia nie ginie bez powrotu, lecz ma szansę na uwolnienie.

Większość fizyków raczej nie poważyłaby się na stwierdzenie, że "nie ma czarnych dziur" - przynajmniej w tym sensie, w jakim dotąd je sobie wyobrażaliśmy. Po przedstawieniu takiej tezy zostaliby uznani za pomyleńców. Sytuacja wygląda jednak nieco inaczej, kiedy mówi o tym jeden ze współtwórców nowoczesnej teorii czarnych dziur.

Stephen Hawking, bo o nim mowa, opublikował w internecie pracę, w której rozprawia się z pojęciem horyzontu zdarzeń, czyli otaczającej obszar czarnej dziury niewidzialnej granicy, spoza której nic nie może uciec. Zamiast niego Hawking postuluje istnienie "pozornego" horyzontu, który tylko czasowo więzi materie i energię, a w końcu je wypuszcza, choć w zniekształconej formie.

Dręczący "paradoks informacyjny"

- W klasycznej teorii nie ma ucieczki z czarnej dziury. Jednak teoria kwantowa przewiduje możliwość ucieczki z niej energii i informacji - wyjaśniał Hawking w wypowiedzi dla czasopisma "Nature". Jak twierdzi, pełne wyjaśnienie tego procesu wymaga sformułowania teorii w spójny sposób opisującej działanie grawitacji i innych fundamentalnych sił działających w naturze oraz zjawisk fizycznych. Takiego uniwersalnego opisu rzeczywistości fizycy szukają już od niemal wieku. - Pozostaje on tajemnicą - przyznaje Hawking.

Najnowsza praca słynnego fizyka to próba rozwiązania problemu odkrytego w teorii czarnych dziur, zwanego paradoksem informacyjnym. Burzy on spokój fizyków już prawie od dwóch lat, od kiedy został odkryty przez fizyka Josepha Polchinskiego i jego kolegów z Kavli Institute for Theoretical Physics w Santa Barbara.

Gdyby astronauta wpadł do czarnej dziury...

Naukowcy zastanawiali się, co mogłoby się stać z hipotetycznym astronautą, któremu zdarzyłoby się wpaść do czarnej dziury. Zgodnie z przyjmowaną dotąd koncepcją horyzontu zdarzeń, pozostającego matematyczną konsekwencją ogólnej teorii względności Einsteina, pechowiec najpierw przeszedłby gładko przez horyzont zdarzeń, a następnie zostałby stopniowo wessany do wnętrza, rozciągając się przy tym jak spaghetti. Na koniec biedaka czekałoby zgniecenie w osobliwości czarnej dziury, czyli jej hipotetycznym nieskończenie gęstym rdzeniu.

Taki przebieg zdarzeń wydawał się nie budzić wątpliwości. Kiedy jednak zespół Polchinskiego zaczął analizować go bardziej szczegółowo, okazało się, że rozpatrywanie go pod kątem praw mechaniki kwantowej całkowicie zmienia sytuację. Jak stwierdzili, według założeń teorii kwantowej wokół horyzontu zdarzeń powinien powstać obszar o wysokiej energii, nazwany "pierścieniem ognia". A zatem pechowy astronauta zamiast rozciągnąć się jak ciasto w czeluści czarnej dziury, powinien spalić się na popiół.

Bez absolutnej granicy

Takie wyjaśnienie jednak również nie jest zadowalające, bo chociaż trzyma się zasad mechaniki kwantowej, jednocześnie łamie ogólną teorię względności. Według niej swobodnie spadający obiekt powinien w każdym przypadku podlegać identycznym prawom fizyki, niezależnie od miejsca we Wszechświecie, w którym się znajdzie - czy będzie to czarna dziura, czy przestrzeń międzygalaktyczna.

Najnowsza hipoteza Hawkinga oferuje kuszące rozwiązanie, zgodne zarówno z zasadami mechaniki kwantowej, jak i z teorią względności. Trzeba tylko po prostu przyjąć, że czarne dziury nie posiadają horyzontu zdarzeń.

Kluczem do jego twierdzenia jest to, że efekty kwantowe powodują zbyt gwałtowne zmiany czasoprzestrzeni, żeby mogła przy tym zaistnieć ostra, absolutna granica oddzielająca obszar, z którego nic nie może uciec. Zamiast horyzontu zdarzeń Hawking postuluje istnienie "pozornego horyzontu", powierzchni, na której zostają zawieszone promienie światła próbujące wydostać się z czarnej dziury. - Brak horyzontu zdarzeń oznacza, że nie ma czarnych dziur - w tym znaczeniu, że światło nie może z nich uciec - podsumował naukowiec.

"Pozorny horyzont" też problematyczny?

- Obraz, jaki przedstawia Hawking, wydaje się całkiem rozsądny - komentuje Don Page, fizyk i ekspert od czarnych dziur na Uniwersytecie Alberty w Edmonton, który współpracował z Hawkingiem w 1970 roku. - Można powiedzieć, że stwierdzenie tego, iż horyzont zdarzeń nie istnieje jest radykalne. Ale to są warunki kwantowe, a tam niejasna jest nawet kwestia, czym jest czasoprzestrzeń, a co dopiero kwestia, czy istnieje określony obszar, który można oznaczyć jako horyzont zdarzeń - wyjaśnia.

I chociaż przyjmuje propozycję Hawkinga, ze czarna dziura może istnieć bez horyzontu zdarzeń, nie jest przekonany, czy to założenie wystarcza do ominięcia "paradoksu informacyjnego". Według niego nawet obecność efemerycznego "pozornego horyzontu" może powodować takie same problemy, jak przyjmowane dotąd istnienie absolutnego horyzontu zdarzeń.

Wolne, ale nie do odtworzenia

Ponieważ "pozorny horyzont", w przeciwieństwie do horyzontu zdarzeń, może zaniknąć, Page uważa, że nowa teza Hawkinga otwiera drogę do ekstremalnego założenia, że w zasadzie wszystko może się wydostać z czarnej dziury. Mimo że fizyk z Cambridge w swojej pracy nie precyzuje, jak dokładnie zniknie pozorny horyzont, według jego kolegi stanie się to, gdy zmniejszy się do pewnej wielkości, w której połączą się skutki działania zarówno grawitacji, jak i mechaniki kwantowej. W tym momencie to, co zostało wciągnięte do czarnej dziury, zostanie uwolnione, jednak mocno zmienione i zniekształcone.

Jeśli Hawking ma rację, istnieje nawet możliwość, że nie istnieje osobliwość czarnej dziury w jej centrum. Zatem wciągnięta przez taki obiekt materia byłaby tylko czasowo zatrzymywana za "pozornym horyzontem", przemieszczającym się stopniowo do wnętrza czarnej dziury, ale nigdy nie osiągającym jej centrum. Dlatego właśnie informacje pochodzące z pochwyconej materii nie zostałyby zniszczone, ale zniekształcone tak, że prawie niemożliwe do odtworzenia. - To byłoby gorsze niż próba zrekonstruowania książki spalonej na popiół - tłumaczy Page.

Niepewne jak... prognoza pogody

Sam Hawking porównuje taki potencjalny proces do próby przewidywania fizyki atmosfery - choć teoretycznie takie prognozowanie jest możliwe, w praktyce jest to zbyt trudne do zrobienia z dużą dokładnością. Stąd wątek "pogodowy" w tytule artykułu Hawkinga: "Zachowanie informacji i prognoza pogody dla czarnych dziur" ("Information Preservation and Weather Forecasting for Black Holes").

Jednak Joseph Polchinski, naukowiec z zespołu, który przeprowadził kluczową dla pracy Hawkinga analizę losów "więźnia" czarnej dziury, jest sceptyczny co do tego, że czarne dziury bez horyzontu zdarzeń mogą istnieć w przyrodzie. - Rodzaj gwałtownych zmian niezbędnych do ich zlikwidowania jest zbyt rzadki we Wszechświecie - twierdzi. - W grawitacji Einsteina horyzont czarnej dziury nie różni się aż tak bardzo od innych części kosmosu - dodaje.

Autor: js/mj / Źródło: nature.com

Źródło zdjęcia głównego: NASA/Dana Berry/SkyWorks Digital

Pozostałe wiadomości

Jakiej aury możemy się spodziewać w Święta Wielkanocne? Synoptyk tvnmeteo.pl Arleta Unton-Pyziołek pisze o najświeższych wyliczeniach modeli meteorologicznych na ten okres. Z jednego z nich wynika, że mamy 50 procent szans zarówno na chłodną, jak i na ciepłą Wielkanoc. Sprawdź, skąd takie zamieszanie w pogodzie.

Pogoda na Wielkanoc 2024. Prognoza na Święta Wielkanocne

Pogoda na Wielkanoc 2024. Prognoza na Święta Wielkanocne

Źródło:
tvnmeteo.pl

IMGW ostrzega przed przymrozkami. W większości kraju w nocy zetnie mróz, a temperatura przy gruncie spadnie do -5 stopni Celsjusza. Sprawdź, gdzie aura będzie niebezpieczna.

Alerty dla 15 województw. IMGW ostrzega

Alerty dla 15 województw. IMGW ostrzega

Aktualizacja:
Źródło:
IMGW

Pogoda na dziś. We wtorek 19.03 w zachodniej części kraju można liczyć na momenty ze słońcem. W pozostałych regionach będzie pochmurno, a miejscami popada deszcz i śnieg z deszczem.

Pogoda na dziś - wtorek 19.03. W połowie kraju wyjrzy słońce

Pogoda na dziś - wtorek 19.03. W połowie kraju wyjrzy słońce

Źródło:
tvnmeteo.pl

Nielegalne nawożenie i nasypywanie ziemi, umieszczanie obiektów handlowych i usługowych w nieprzeznaczonych do tego miejscach - to niektóre z wniosków raportu Najwyższej Izby Kontroli dotyczącego ochrony brzegów morskich Półwyspu Helskiego i Mierzei Wiślanej. NIK informuje o nieprawidłowościach w działaniu organów administracji rządowej i samorządowej.

"Człowiek zagraża Półwyspowi Helskiemu". Raport NIK

"Człowiek zagraża Półwyspowi Helskiemu". Raport NIK

Źródło:
PAP, NIK

Przez ostatni rok temperatura oceanów każdego dnia bije rekordy ciepła - stwierdzono w raporcie dwóch amerykańskich instytucji. Rodzi to obawy o nasilenie ekstremalnych zjawisk pogodowych i negatywne konsekwencje dla życia morskiego. Jak powiedział Gregory C. Johnson z amerykańskiej agencji NOAA, powinniśmy spodziewać się kolejnych rekordów "tak długo, jak koncentracja gazów cieplarnianych w atmosferze będzie rosnąć".

Codziennie rekord. W rok osiągnięto skok "odpowiadający dwudziestu latom"

Codziennie rekord. W rok osiągnięto skok "odpowiadający dwudziestu latom"

Źródło:
PAP, CNN

W Waszyngtonie czuć już powiew wiosny. Zakwitły słynne wiśnie rosnące w okolicach zbiornika Tidal Basin. Jak przekazali botanicy, kwiaty pojawiły się wcześniej niż zwykle.

Wiosenna aura w Waszyngtonie. Zakwitły słynne wiśnie

Wiosenna aura w Waszyngtonie. Zakwitły słynne wiśnie

Źródło:
ENEX, cherryblossomwatch.com

Kolejne dni przyniosą ocieplenie. Temperatura w niektórych miejscach znów przekroczy 15 stopni Celsjusza. Wiosna w części kraju może zacząć się burzowo.

Idzie ocieplenie. Może też zrobić się burzowo

Idzie ocieplenie. Może też zrobić się burzowo

Źródło:
tvnmeteo.pl

Na całym świecie rośnie liczba infekcji spowodowanych przez lekooporne grzyby - informują amerykańscy badacze. Artykuł na ten temat pojawił się na łamach pisma "Pathogens and Immunity".

Rośnie liczba lekoopornych zakażeń grzybiczych. "To powszechne zagrożenie"

Rośnie liczba lekoopornych zakażeń grzybiczych. "To powszechne zagrożenie"

Źródło:
PAP,

Pierwszy dzień wiosny zarówno kalendarzowej, jak i astronomicznej 2024 już lada moment. W tym roku astronomiczną odmianę tej pory roku powitamy dzień wcześniej niż wiosnę kalendarzową.

Kiedy zacznie się wiosna astronomiczna, a kiedy kalendarzowa?

Kiedy zacznie się wiosna astronomiczna, a kiedy kalendarzowa?

Źródło:
tvnmeteo.pl

Ulewne opady deszczu spowodowały w weekend gwałtowne powodzie w dystrykcie Alca na południu Peru. Zniszczonych zostało wiele domów.

Dziesiątki rodzin straciły dach nad głową. Problem z dotarciem pomocy

Dziesiątki rodzin straciły dach nad głową. Problem z dotarciem pomocy

Źródło:
Reuters

W amerykańskim Hamburgu mężczyzna przez trzy lata nielegalnie trzymał w przydomowym basenie aligatora. Ważący ponad 300 kilogramów gad został mu odebrany.

Trzymał w basenie ponad 300-kilogramowego aligatora

Trzymał w basenie ponad 300-kilogramowego aligatora

Źródło:
CNN

Trwają poszukiwania niedźwiedzia, który w niedzielę zaatakował ludzi w centrum Liptowskiego Mikułasza na Słowacji. Jak przekazały władze miasta, w rejonie kontynuowana jest obława na drapieżnika, a patrole otrzymały polecenie jego wyeliminowania.

Atak niedźwiedzia na Słowacji. Trwają poszukiwania, wydano nakaz eliminacji zwierzęcia

Atak niedźwiedzia na Słowacji. Trwają poszukiwania, wydano nakaz eliminacji zwierzęcia

Aktualizacja:
Źródło:
PAP, tvnmeteo.pl, noviny.sk

62,3 stopnia Celsjusza - taką temperaturę odczuwalną zanotowano w niedzielę w Rio de Janeiro. To dotychczasowy rekord. W Brazylii trwa właśnie ostatnia letnia fala upałów.

Jest koniec lata, a temperatura odczuwalna to ponad 60 stopni

Jest koniec lata, a temperatura odczuwalna to ponad 60 stopni

Źródło:
Agencia Brasil, G1 Globo, CNN Brasil

Pierwsza fala lodowatego powietrza właśnie wdziera się do Polski. To jednak nie koniec - kolejne uderzenie zimna jest już na horyzoncie. Sprawdź długoterminową prognozę pogody na 16 dni, przygotowaną przez prezentera tvnmeteo.pl Tomasza Wasilewskiego.

Pogoda na 16 dni: to nie jest ostatnie poważne ochłodzenie

Pogoda na 16 dni: to nie jest ostatnie poważne ochłodzenie

Źródło:
tvnmeteo.pl

Zima powróciła do Polski. W poniedziałkowy poranek w części kraju spadł śnieg i zrobiło się biało. Zdjęcia zimowych krajobrazów otrzymaliśmy na Kontakt 24.

Powrót zimy w obiektywie Reporterów 24

Powrót zimy w obiektywie Reporterów 24

Źródło:
Kontakt 24, tvnmeteo.pl

Ponad siedmiometrowe zwłoki pływacza szarego zostały znalezione na brzegu w kalifornijskim Malibu. Służby ochrony przyrody przekazały, że na ciele zwierzęcia nie widać było żadnych śladów, które mogłyby wskazać przyczynę jego śmierci. Jak przewidują, poznanie losu walenia może okazać się sporym wyzwaniem.

Gigantyczne zwłoki na kultowej plaży. Przyczyna śmierci pozostaje tajemnicą

Gigantyczne zwłoki na kultowej plaży. Przyczyna śmierci pozostaje tajemnicą

Źródło:
ENEX, CBS News

W Sudanie Południowym od poniedziałku będą zamknięte wszystkie szkoły. Władze podjęły tę decyzję w związku z falą upałów. Temperatura ma dochodzić do 45 stopni Celsjusza - informuje portal dziennika "Sudan Tribune".

Umierają z upałów. Stanowcza reakcja władz

Umierają z upałów. Stanowcza reakcja władz

Źródło:
PAP, sudantribune.com

Na islandzkim półwyspie Reykjanes w sobotę doszło do najsilniejszego od grudnia wybuchu wulkanu. Zarządzono ewakuację miasta Grindavik, gdzie w wyniku jednej z poprzednich erupcji zniszczone zostały trzy domy. Teraz potoki lawy powstrzymują specjalne tamy. Erupcja nie wpłynęła na działanie pobliskich lotnisk.

"Usiedliśmy w restauracji i po 10 minutach rozległy się syreny". Kolejna erupcja wulkanu na Islandii

"Usiedliśmy w restauracji i po 10 minutach rozległy się syreny". Kolejna erupcja wulkanu na Islandii

Aktualizacja:
Źródło:
PAP, RUV, Reuters, tvnmeteo.pl

Jeleń, którego głowa utknęła w plastikowym słoiku, został oswobodzony po co najmniej trzech tygodniach poszukiwań. Zwierzę zostało przypadkowo uchwycone przez kamerę do obserwacji dzikich zwierząt w Pensylwanii. Mieszkańcom udało się uwolnić zwierzaka w samą porę - stawał się coraz słabszy.

Jeleń spędził trzy tygodnie z głową w plastikowym słoiku

Jeleń spędził trzy tygodnie z głową w plastikowym słoiku

Źródło:
CNN, Local 21 News

Sonda Voyager 1, czyli pozostający najdalej od Ziemi statek kosmiczny, wysłał sygnał, który różni się od całej reszty docierającej do inżynierów NASA przez ostatnie miesiące. Naukowcy mają nadzieję, że pozwoli to rozwiązać problem z komputerem pokładowym.

Przełom w sprawie Voyagera 1? Sonda wysłała zaskakujący sygnał

Przełom w sprawie Voyagera 1? Sonda wysłała zaskakujący sygnał

Źródło:
CNN, PAP, tvnmeteo.pl

Trzęsienie ziemi o magnitudzie 3,6 było odczuwalne w sobotę w Czarnogórze, Chorwacji oraz Bośni i Hercegowinie. Doszło do niego zaledwie dwa dni po mocniejszych wstrząsach, które wywołały materialne szkody w regionie.

"Widać wzrost aktywności sejsmicznej". Kolejne trzęsienie ziemi w Czarnogórze

"Widać wzrost aktywności sejsmicznej". Kolejne trzęsienie ziemi w Czarnogórze

Źródło:
PAP, RTCG, RTV BiH

Śnieżyce nadciągnęły nad Norwegię. W sobotę z powodu obfitych opadów i silnego wiatru w stolicy kraju na kilka godzin zamknięto lotnisko Gardermoen. Opady śniegu i śniegu z deszczem doprowadziły także do licznych wypadków drogowych i utrudnień komunikacyjnych.

Śnieżyce w Oslo. Trzeba było zamknąć lotnisko

Śnieżyce w Oslo. Trzeba było zamknąć lotnisko

Źródło:
PAP

Marzec w tym roku może okazać się chłodniejszy niż luty. A jaka będzie pogoda na Wielkanoc? Synoptyk tvnmeteo.pl Arleta Unton-Pyziołek pisze o najświeższych wyliczeniach modeli meteorologicznych.

"Jest ryzyko". Jaka będzie pogoda na Wielkanoc?

"Jest ryzyko". Jaka będzie pogoda na Wielkanoc?

Źródło:
tvnmeteo.pl

Co najmniej trzy osoby zginęły po przejściu tornad w czwartek w amerykańskim stanie Ohio - poinformowały władze. Żywioł zaatakował też Indianę i Kentucky. Dziesiątki osób odniosło obrażenia. Niektóre budynki zostały zrównane z ziemią.

"Zniszczenia są ogromne". Zabici i dziesiątki rannych

"Zniszczenia są ogromne". Zabici i dziesiątki rannych

Źródło:
CNN, tvnmeteo.pl

W Nowej Południowej Walii znaleziono największy na świecie owoc borówki. Jak pisze brytyjski portal The Guardian, jest wielkości piłki golfowej. Owoc został w tym tygodniu oficjalnie wpisany do księgi rekordów Guinnessa.

Jest wielkości piłki golfowej. Zobacz największą borówkę świata 

Jest wielkości piłki golfowej. Zobacz największą borówkę świata 

Źródło:
The Guardian

Wcześniejszy powrót ptaków z zimowisk na lęgowiska niesie ze sobą szereg niebezpieczeństw, które mogą wpływać na kondycję gatunku. Jak zauważa profesor Jakub Ziemowit Kosicki z Uniwersytetu im. Adama Mickiewicza w Poznaniu, to "niepokojące zjawisko", które może mieć "katastrofalne długoterminowe konsekwencje".

Bociany wracają z zimowisk wcześniej. To może mieć "katastrofalne konsekwencje"

Bociany wracają z zimowisk wcześniej. To może mieć "katastrofalne konsekwencje"

Źródło:
PAP

Powódź, która była następstwem intensywnych opadów deszczu, nawiedziła wschodnie regiony Argentyny. Zalane zostały domy, a ulice zmieniły się w rwące potoki. Ludzie brodzili w wodzie sięgającej połowy ud.

Zalane domy i ulice. Ludzie brodzili w wodzie sięgającej połowy ud

Zalane domy i ulice. Ludzie brodzili w wodzie sięgającej połowy ud

Źródło:
Reuters

Naukowcy z Pensylwanii wyodrębnili cztery wzorce ludzkiego snu. Wyniki ich badań pokazują, że większość ludzi nie zmienia reprezentowanego przez siebie wzorca nawet w długim okresie czasu. Szczególnie mocno utrwalają się w nas niezdrowe wzorce, które mogą prowadzić do niewystarczającej ilości snu, a co za tym idzie - szeregu problemów ze zdrowiem.

Są cztery wzorce snu. Który jest charakterystyczny dla ciebie?

Są cztery wzorce snu. Który jest charakterystyczny dla ciebie?

Źródło:
PAP

Gęsta mgła spowiła w piątkowy poranek hiszpańską Sewillę. Z powodu ograniczonej widzialności odwołano pięć lotów, a dziesięć zostało przekierowanych - podały lokalne media.

Mgła zakłóciła działanie lotniska w Sewilli

Mgła zakłóciła działanie lotniska w Sewilli

Źródło:
ENEX, telecinco.es

Pasożytnicza przywra Heterobilharzia americana pojawiła się w rzece Kolorado w Kalifornii. Organizm ten jeszcze nigdy nie został udokumentowany tak daleko na zachód od pierwotnego obszaru występowania. Zarażenie nim prowadzi do uszkodzenia organów wewnętrznych u psów, a w najcięższych przypadkach może zakończyć się śmiercią zwierzęcia.

Groźna dla psów przywra pojawiła się w kolejnym regionie

Groźna dla psów przywra pojawiła się w kolejnym regionie

Źródło:
UC Riverside