"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

Stwierdzenie "tylko dawka czyni, że dana substancja nie jest trucizną" zostało sformułowane przez Paracelsusa, XVI-wiecznego lekarza uważanego za ojca nowoczesnej medycyny. Prawo to leży u podstaw dzisiejszej toksykologii, przypominając o cienkiej granicy między zbawiennym a szkodliwym działaniem tego samego związku. W ocieplającym się świecie lekarze i badacze muszą jednak mierzyć się z czynnikami przesuwającymi te granice w sposób, który nie do końca możemy przewidzieć.

Co pomaga, a co szkodzi? Zmiany klimatu zacierają granice

Co pomaga, a co szkodzi? Zmiany klimatu zacierają granice

Źródło:
TVN24+

Pożar wybuchł w sobotę rano w chorwackiej miejscowości Pisak. Jak podają lokalne media, walkę z ogniem utrudnia silny wiatr. Z powodu zagrożenia zamknięto odcinek autostrady łączącej miasta Omis i Dubci. Na Kontakt24 otrzymaliśmy nagranie unoszącego się nad miejscowością dymu.

Zamknięty odcinek autostrady, brak prądu. Pożar w Chorwacji

Zamknięty odcinek autostrady, brak prądu. Pożar w Chorwacji

Źródło:
Kontakt24, index.hr

W Turcji trwają prace nad wzmocnieniem wrażliwych punktów konstrukcyjnych słynnego meczetu Hagia Sophia, który położony jest w Stambule. Inżynierowie i eksperci do spraw dziedzictwa kulturowego wykorzystują zaawansowane symulacje trzęsień ziemi, aby lepiej przygotować świątynię na takie wydarzenia.

Przygotowują najsłynniejszy turecki meczet na trzęsienie ziemi

Przygotowują najsłynniejszy turecki meczet na trzęsienie ziemi

Źródło:
Daily Sabah, PAP

IMGW planuje wydać ostrzeżenia przed upałem i burzami. W poniedziałek wyładowania mogą być w części kraju gwałtowne, możliwe są alarmy nawet drugiego stopnia. Sprawdź, gdzie aura będzie groźna.

Gwałtowne burze i upał. Możliwe alarmy nawet drugiego stopnia

Gwałtowne burze i upał. Możliwe alarmy nawet drugiego stopnia

Źródło:
tvnmeteo.pl

Trwające właśnie letnie przesilenie rozpoczyna piękny czas. Jednocześnie zaczynamy jednak przyglądać się kociołkowi śródziemnomorskiemu i szacować, jak realne może być majaczące zwykle o tej porze widmo powodzi. W oparciu o kształtującą się w ostatnich tygodniach cyrkulację powietrza nad Europą - raz z północy, raz z południa - możemy pokusić się o stwierdzenie, że tegoroczne wakacje w Polsce będą typowe: przyjemne, bez długiej suszy i fal gorąca zmieniających lato w piekło.

Lato "utkane z fal gorąca i chłodu". Co mówią modele?

Lato "utkane z fal gorąca i chłodu". Co mówią modele?

Źródło:
TVN24+

W sobotę o godzinie 4.42 rozpoczęło się astronomiczne lato. Potrwa ono do 22 września. Wśród najciekawszych zjawisk do obserwacji na letnim niebie będą roje meteorów, w tym sierpniowe Perseidy, a także zaćmienie Księżyca, które przypadnie 7 września.

Rozpoczęło się astronomiczne lato

Rozpoczęło się astronomiczne lato

Aktualizacja:
Źródło:
timeanddate.com, tvnmeteo.pl, PAP

Pogoda na dziś. Sobota 21.06 przyniesie nam dość spokojną aurę. Jedynie na północy chmur będzie więcej i może silniej powiać wiatr. Termometry pokażą od 22 do 28 stopni Celsjusza.

Pogoda na dziś - sobota 21.06. Dziś do 28 stopni na termometrach i pogodne niebo

Pogoda na dziś - sobota 21.06. Dziś do 28 stopni na termometrach i pogodne niebo

Źródło:
tvnmeteo.pl

Choć samo Boże Ciało nie dopisało, jeśli chodzi o temperaturę, to kolejne dni nam to wynagrodzą. W weekend będzie bardzo ciepło, a miejscami nawet upalnie. Po niedzieli w niektórych częściach kraju popada, ale wartości na termometrach nadal będą wysokie.

Weekend z wysokimi temperaturami. Po niedzieli popada

Weekend z wysokimi temperaturami. Po niedzieli popada

Źródło:
tvnmeteo.pl

Jezioro Eyre w Australii wypełniło się wodą, choć przez większość czasu jego misa jest całkowicie sucha. Na skutek intensywnych opadów deszczu we wschodniej części kraju jezioro stopniowo wypełniło się wodą. Co ciekawe, to największy zbiornik na kontynencie, a jego pojawienie się przyciąga zwierzęta.

Zasolona równina zmieniła się w jezioro

Zasolona równina zmieniła się w jezioro

Źródło:
NASA Earth Observatory, ABC News

Lot Sławosza Uznańskiego-Wiśniewskiego w kosmos musi poczekać. Start misji Axiom-4, początkowo zaplanowany na 29 maja 2025 roku, był już wielokrotnie przekładany z powodu warunków pogodowych i problemów technicznych. O opóźnieniach w lotach kosmicznych i towarzyszących im procedurach opowiadał w rozmowie z tvnmeteo.pl popularyzator nauki doktor Tomasz Rożek.

Dlaczego lot Polaka w kosmos odsuwa się w czasie? "To skomplikowane"

Dlaczego lot Polaka w kosmos odsuwa się w czasie? "To skomplikowane"

Źródło:
tvnmeteo.pl

Planowany na niedzielę start misji Ax-4 z polskim astronautą Sławoszem Uznańskim-Wiśniewskim został odwołany, by dać dodatkowy czas na analizę sytuacji na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej - podała NASA. Ma to związek z wyciekiem w rosyjskim module Zwiezda.

Start misji z polskim astronautą odwołany. Potrzebny jest "dodatkowy czas"

Start misji z polskim astronautą odwołany. Potrzebny jest "dodatkowy czas"

Źródło:
PAP

Podwodne łąki trawy morskiej w Morzu Śródziemnym są zagrożone przez działalność człowieka. To mało znane środowiska, które zapewniają szereg korzyści zarówno zwierzętom, jak i ludziom. Naukowcy zanurzyli się pod wodę, aby ocenić straty wywołane przez ruch turystyczny i rybołówstwo.

Unikatowy ekosystem u wybrzeży Chorwacji zanika

Unikatowy ekosystem u wybrzeży Chorwacji zanika

Źródło:
Reuters

Do Japonii dotarła wczesna fala upałów. Wysoka temperatura doprowadziła już do śmierci co najmniej czterech osób. W ostatnich dniach z powodu udaru cieplnego służby medyczne udzielały pomocy ponad 200 osobom.

Upały przyszły wcześniej niż zwykle. Cztery osoby nie żyją

Upały przyszły wcześniej niż zwykle. Cztery osoby nie żyją

Źródło:
PAP, SCMP

Komary latem potrafią być prawdziwym utrapieniem. Osoby, które nie cierpią tych uciążliwych owadów, z pewnością ucieszą się z tego, że w tym roku powinno być ich mniej. Ekspert z Uniwersytetu Warmińsko-Mazurskiego w Olsztynie wyjaśnia, czemu tego lata komary mogą nam dać spokój.

Co z komarami w tym roku? Ekspert o tym, co nas czeka

Co z komarami w tym roku? Ekspert o tym, co nas czeka

Źródło:
PAP

W centralnych i południowych Chinach ogłoszono pierwsze w tym roku czerwone alerty. Wszystko w związku ze zbliżającym się corocznym monsunem w Azji Wschodniej. Intensywne opady już wyrządziły ogromne szkody, a do kraju zbliża się kolejna porcja ulew.

Monsun przybiera na sile. Pierwsze takie ostrzeżenia w tym roku

Monsun przybiera na sile. Pierwsze takie ostrzeżenia w tym roku

Źródło:
Reuters, Xinhua

W ostatnich dniach część stanu Nowy Jork nawiedziły ulewy. Pogoda sprawiła spore utrudnienia podróżującym. Miejscami deszczu było tak dużo, że padły lokalne rekordy opadów. Na jednej z dróg powstała ogromna dziura.

Po historycznych opadach powstała ogromna dziura

Po historycznych opadach powstała ogromna dziura

Źródło:
WHAM-TV, rochesterfirst.com

W Meksyku trwa usuwanie skutków huragan Erick. Obecnie żywioł już osłabł i stał się cyklonem post-tropikalnym. Silny wiatr łamał drzewa i uszkodził wiele domów. Bez prądu pozostaje ponad 120 tysięcy odbiorców.

"Mam 64 lata i nigdy czegoś takiego nie widziałem"

"Mam 64 lata i nigdy czegoś takiego nie widziałem"

Źródło:
CNN, Reuters, NHC

Martwa foka została znaleziona na plaży w Sarbinowie (woj. zachodniopomorskie). Informację otrzymaliśmy na Kontakt24. Jak wyjaśnił Sebastian Barszczewski z Błękitnego Patrolu WWF, w czwartek do służb wpłynęło kilka podobnych zgłoszeń.

Bałtyk wyrzucił na brzeg kilka martwych fok. Dlaczego zginęły

Bałtyk wyrzucił na brzeg kilka martwych fok. Dlaczego zginęły

Źródło:
Kontakt24

Metan, będący gazem cieplarnianym, stanowi zagrożenie dla klimatu na Ziemi. Jak sugerują nowe badania, dla niektórych istot żyjących w głębi oceanu stanowi jednak pożywny posiłek. CNN pisze o odkryciu "pierwszych pająków morskich napędzanych metanem". Co ciekawe, nie żywią się nim same - w pozyskiwaniu pokarmu wykorzystują mikroskopijnych pomocników.

Odkryli pająki "napędzane" metanem

Odkryli pająki "napędzane" metanem

Źródło:
CNN

Tuż przed północą w poniedziałek niebo nad Polską rozświetlił bolid, czyli jasny meteor. Zjawisko zarejestrowały stacje obserwacyjne sieci Skytinel. Jak przekazali eksperci, na Ziemię mogły spaść fragmenty skał kosmicznych w postaci meteorytów.

Kula ognia nad Polską. Jej fragmenty mogły spaść na Ziemię

Kula ognia nad Polską. Jej fragmenty mogły spaść na Ziemię

Źródło:
Skytinel, tvnmeteo.pl

Przyczyną eksplozji rakiety Starship od SpaceX mogła być awaria zbiornika na azot - przekazał w mediach społecznościowych Elon Musk. Gigantyczny pojazd wybuchł w środę podczas rutynowego testu. Jak przekazała firma, maszyna "doświadczyła poważnej anomalii".

Eksplozja megarakiety Starship. Elon Musk o przyczynie

Eksplozja megarakiety Starship. Elon Musk o przyczynie

Aktualizacja:
Źródło:
PAP, space.com, Reuters

Tysiące pszczół nie dają żyć pewnemu mieszkańcowi miasta Fulshear w Teksasie. Owady opanowały część budynku, znacznie utrudniając mężczyźnie codziennie funkcjonowanie.

Tysiące pszczół w ścianach domu. "Nie mogę jeść, siedzę jak na szpilkach"

Tysiące pszczół w ścianach domu. "Nie mogę jeść, siedzę jak na szpilkach"

Źródło:
KHOU, tvnmeteo.pl

Ostatnia erupcja Lewotobi Laki-laki na wyspie Flores w Indonezji wymusiła kolejne ewakuacje mieszkańców oraz spowodowała utrudnienia w ruchu lotniczym. Wulkan jest jednak niespokojny od wielu miesięcy, co w negatywny sposób wpływa na lokalną społeczność. Niektórzy musieli przeprowadzić się do schronisk.

Żyją w schronisku od miesięcy, bo na ich domy spada popiół

Żyją w schronisku od miesięcy, bo na ich domy spada popiół

Źródło:
Reuters

W środę temperatura w Hiszpanii przekroczyła 40 stopni Celsjusza. W związku z upałami w części kraju pierwszy raz w tym sezonie wydano czerwone ostrzeżenia, czyli najwyższego stopnia. W czwartek również ma być gorąco, dodatkowo prognozowane są groźne burze.

Ponad 40 stopni, pierwsze czerwone alerty

Ponad 40 stopni, pierwsze czerwone alerty

Źródło:
PAP, meteoalarm.org

Obłoki srebrzyste pojawiły się na niebie nad Suwałkami. Zjawisko to można obserwować gołym okiem, ale by je podziwiać, konieczne jest odpowiednie przygotowanie. Materiał otrzymaliśmy na Kontakt24.

Wyjątkowe chmury rozjaśniły nocne niebo

Wyjątkowe chmury rozjaśniły nocne niebo

Źródło:
Kontakt24, tvnmeteo.pl

We wtorek w North Park w hrabstwie Allegheny w Pensylwanii ponad 100 skautek zostało uwięzionych przez szybko wzbierające wody strumienia. Dzięki sprawnej akcji służb dziewczynki udało się uratować.

Skautki uwięzione przez rwącą wodę. "Młodsze dziewczynki były przerażone"

Skautki uwięzione przez rwącą wodę. "Młodsze dziewczynki były przerażone"

Źródło:
CBS News

Wołowscy policjanci pomogli rannemu bocianowi, który znajdował się na jezdni. Ptak był zdezorientowany i nie mógł odlecieć. Niestety obrażenia okazały się zbyt duże i zwierzę padło po kilku godzinach.

Ranny bocian błąkał się po jezdni. "Był zdezorientowany, kulał"

Ranny bocian błąkał się po jezdni. "Był zdezorientowany, kulał"

Źródło:
Komenda Powiatowa Policji w Wołowie, tvnmeteo.pl

Kucyk bez kopytka urodził się w stanie Wirginia. Udzielenie pomocy zwierzęciu nie należało do łatwych, źrebak należał bowiem do półdzikiego stada. Samiczka otrzymała protezę i chociaż nigdy nie będzie mogła wrócić na wolność, znalazła kochającą, przyszywaną rodzinę.

Kucyk urodził się bez kopytka. "Ta klaczka zasługuje na wszystko, co najlepsze"

Kucyk urodził się bez kopytka. "Ta klaczka zasługuje na wszystko, co najlepsze"

Źródło:
Augusta Free Press, chincoteague.com

Azjatyckie brunatnice z gatunku undaria pierzastodzielna pojawiły się na plażach w Portugalii - alarmują lokalni biolodzy. Obecność glonów wakame, które w kuchni japońskiej są przysmakiem, zaobserwowano szczególnie na północno-zachodnim wybrzeżu. Eksperci ostrzegają, że te egzotyczne organizmy są groźne dla miejscowych ekosystemów.

Japoński przysmak pojawił się na plażach Portugalii. To nie są dobre wieści

Japoński przysmak pojawił się na plażach Portugalii. To nie są dobre wieści

Źródło:
PAP, IUCN