Nesens Stefana Hokinga raksts ir izraisījis diezgan lielu ažiotāžu, pat liekot Dabas ziņām paziņot, ka nav melno caurumu. Kā es rakstīju iepriekšējā ziņojumā, tas nav gluži tas, ko apgalvoja Hokings. Bet tagad ir skaidrs, ka Hokinga apgalvojums par melnajiem caurumiem ir nepareizs, jo paradokss, kuru viņš mēģina risināt, galu galā nav paradokss.
Viss atkarīgs no tā, kas ir pazīstams kā ugunsmūra paradokss melnajiem caurumiem. Melnā cauruma galvenā iezīme ir tā notikumu horizonts. Melnā cauruma notikumu horizonts būtībā ir atgriešanās punkts, tuvojoties melnajam caurumam. Einšteina vispārējās relativitātes teorijā notikumu horizonts ir vieta, kur telpa un laiks ir tik izlocīti ar gravitācijas spēku, ka jūs nekad nevarat aizbēgt. Šķērsojiet notikumu horizontu, un jūs uz visiem laikiem esat iesprostoti.
Šis notikumu horizonta vienvirziena raksturs jau sen ir bijis izaicinājums gravitācijas fizikas izpratnei. Piemēram, šķiet, ka melnā cauruma notikumu horizonts pārkāpj termodinamikas likumus. Viens no termodinamikas principiem ir tāds, ka nevienam nedrīkst būt absolūtas nulles temperatūra. Pat ļoti aukstas lietas izstaro nelielu siltumu, bet, ja melnais caurums aiztur gaismu, tas neizdala siltumu. Tātad melnā cauruma temperatūra būtu nulle, kurai nevajadzētu būt iespējai.
Tad 1974. gadā Stefans Hawkings parādīja, ka melnie caurumi izstaro gaismu kvantu mehānikas dēļ. Kvantu teorijā ir ierobežojumi tam, ko var zināt par objektu. Piemēram, jūs nevarat zināt objekta precīzo enerģiju. Šīs nenoteiktības dēļ sistēmas enerģija var spontāni svārstīties, kamēr tās vidējā vērtība paliek nemainīga. Hawking parādīja, ka netālu no melnā cauruma notikuma horizonta var parādīties daļiņu pāri, kur viena daļiņa tiek iesprostota notikuma horizontā (nedaudz samazinot melno caurumu masu), bet otra var izbēgt kā starojums (nedaudz atdalot no melnā cauruma enerģija).
Kamēr Hokinga starojums atrisināja vienu problēmu ar melnajiem caurumiem, tas radīja citu problēmu, kas pazīstama kā ugunsmūra paradokss. Kad kvantu daļiņas parādās pa pāriem, tās ir sapinušās, kas nozīmē, ka tās ir savienotas kvantu veidā. Ja vienu daļiņu uztver melnais caurums, bet otru izplūst, pāra sapinušais raksturs tiek sabojāts. Kvantu mehānikā mēs teiktu, ka daļiņu pāris parādās tīrā stāvoklī, un šķiet, ka notikumu horizonts šo stāvokli sagrauj.
Pagājušajā gadā tika parādīts, ka, ja Hokinga starojums ir tīrā stāvoklī, tad tas vai nu nevar izstarot tādā veidā, kā to prasa termodinamika, vai arī tas netālu no notikuma horizonta radītu augstas enerģijas daļiņu ugunsmūri. To bieži sauc par ugunsmūra paradoksu, jo saskaņā ar vispārējo relativitāti, ja jūs atrodaties netālu no melnā cauruma notikumu horizonta, nevajadzētu pamanīt neko neparastu. Vispārējās relativitātes pamatideja (ekvivalences princips) pieprasa, ka, ja jūs brīvi krītat netālu no notikumu horizonta, nevajadzētu būt nikns ugunsmūris, kurā ir augstas enerģijas daļiņas. Hawking savā dokumentā ierosināja risinājumu šim paradoksam, ierosinot, ka melnajiem caurumiem nav notikumu horizonta. Tā vietā viņiem ir acīmredzams horizonts, kam nav nepieciešams ugunsmūris, lai ievērotu termodinamiku. Tādējādi populārajā presē tiek deklarēts, ka “vairs nav melno caurumu”.
Bet ugunsmūra paradokss rodas tikai tad, ja Hokinga starojums ir tīrā stāvoklī, un Sabīnes Hosenfelderes pagājušā mēneša raksts parāda, ka Hokinga starojums nav tīrā stāvoklī. Savā rakstā Hosenfelders parāda, ka tā vietā, lai notiktu sapinušos daļiņu pāris, Hokinga starojums ir saistīts ar diviem sapinušos daļiņu pāriem. Vienu sapinušos pāri ieslodzī melnais caurums, bet otru sapinušais pāris aizbēg. Process ir līdzīgs Hawking sākotnējam priekšlikumam, taču Hawking daļiņas nav tīrā stāvoklī.
Tātad nav paradoksa. Melnie caurumi var izstarot veidā, kas saskan ar termodinamiku, un reģionam, kas atrodas netālu no notikuma horizonta, nav ugunsmūra, tāpat kā to prasa vispārējā relativitāte. Tātad Hokinga priekšlikums ir risinājums problēmai, kuras nav.
Tas, ko es šeit esmu uzrādījis, ir ļoti aptuvens situācijas pārskats. Es esmu pārdomājis dažus smalkākus aspektus. Lai iegūtu sīkāku (un izcili skaidru) pārskatu, apskatiet Ethan Seigel ierakstu savā blogā Starts With a Bang! Iepazīstieties arī ar ierakstu Sabīnes Hossenfelderes emuārā “Atpakaļreakcija”, kur viņa pati runā par šo jautājumu.
