Ostatni artykuł Stephena Hawkinga został właśnie opublikowany przez jego kolegów w czasopiśmie arXiv. Zespół zakończył badania na kilka dni przed śmiercią Hawkinga w marcu.
Był to trzeci z serii artykułów na temat koncepcji, którą Hawking spędził dziesięciolecia, zastanawiając się: paradoks informacyjny czarnej dziury. Oto jak to wygląda:
Czarne dziury to niezwykle gęste, wypaczające czasoprzestrzeń obiekty, które mogą tworzyć się, gdy zderzają się gwiazdy lub gwiazdy gigantyczne. Fizyka klasyczna sugeruje, że nic nie mogło uciec z czarnej dziury, nawet światło. Ale w latach 70. Hawking zaproponował, że czarne dziury mogą mieć temperaturę i mogą powoli wyciekać cząstki kwantowe. Ten efekt „promieniowania Hawkinga” oznacza, że ostatecznie czarna dziura wyparuje, pozostawiając za sobą próżnię, która będzie wyglądać tak samo dla każdej odparowanej czarnej dziury, bez względu na to, co zjadła w ciągu swojego życia.
Pomysł ten stanowił problem: w trakcie swojego życia czarna dziura połknęła wiele informacji w postaci obiektów niebieskich, ale gdzie ta informacja poszła? Prawa fizyki nakazują, aby żadna informacja nie została utracona: jeśli informacje istniały w przeszłości, powinniśmy być w stanie je odzyskać. Stąd paradoks.
W 2016 roku Hawking i jego zespół zasugerowali, że czarne dziury mogą mieć „miękkie włosy” złożone z fotonów (lekkie cząstki) lub grawitonów (hipotetyczne cząstki grawitacji), które przechowują przynajmniej niektóre z tych informacji, jak donosi Live Science. Te miękkie włosy otaczają „horyzont zdarzeń” czarnej dziury - granicę, za którą nic, nawet światło nie może uciec.
W nowym artykule Hawking i jego zespół znaleźli mechanizm - który opiera się na dotychczas niesprawdzonych założeniach - do zliczania ilości informacji, które mogą nosić miękkie włosy. „Zgadza się ze słynną formułą zapisaną teraz na nagrobku Stephena”, starszy autor Andrew Strominger powiedział Live Science w e-mailu. Wzór, do którego się odnosi, jest znany jako „równanie Hawkinga” i opisuje, w jaki sposób czarne dziury emitują promieniowanie Hawkinga.
Kiedy czarna dziura połyka przedmiot, jego temperatura powinna się zmienić, co oznacza, że jego entropia - lub nieuporządkowanie cząstek - musi się również zmienić (wyższe temperatury oznaczają, że cząsteczki poruszają się szybciej, co oznacza więcej nieporządku). W nowym badaniu Hawking i jego koledzy wykazali, że według „The Guardian” „miękkie włosy” rzeczywiście mogą utrwalić entropię czarnej dziury.
Inny z kolegów Hawkinga, Malcolm Perry, profesor fizyki teoretycznej na uniwersytecie w Cambridge, powiedział The Guardian, że zmarły fizyk „znał ostateczny wynik” pracy przed śmiercią i że kiedy Perry wyjaśnił mu to kilka dni wcześniej „po prostu wywołał ogromny uśmiech”.
Nadal wiele nie wiadomo o tym, jak te miękkie włosy przechowują informacje i czy przechowują wszystkie, czy tylko niektóre informacje, pochłaniane przez czarne dziury.
„To doskonały postęp, ale mamy jeszcze wiele do zrobienia” - powiedział Strominger.
