Bardzo często z ust fizyków można usłyszeć, że czarne dziury są zaskakująco prostymi obiektami. Oto mamy obiekt tak masywny i kompaktowy, że nic nie jest w stanie pokonać jego przyciągania grawitacyjnego. Po przekroczeniu pewnej sfery prędkość ucieczki z takiego obiektu przekracza prędkość światła w próżni. W efekcie nawet światło nie jest w stanie uciec z wnętrza czarnej dziury, bo jest po prostu za wolne. Z tego też powodu czarne dziury jesteśmy w stanie opisać za pomocą ich masy, momentu pędu i ładunku elektrycznego. Nic więcej o ich wnętrzu nie jesteśmy w stanie powiedzieć.
Czarna dziura niszczy informację
Badając czarne dziury, Stephen Hawking już w latach siedemdziesiątych XX wieku wykazywał, że obiekty te nie mogą bez końca przechowywać w swoim wnętrzu wszystkich informacji o gwiazdach, z których powstały i wbrew pozorom emitują swego rodzaju promieniowanie, nazwane później od jego nazwiska promieniowaniem Hawkinga. Ze względu jednak na to, że jest to promieniowanie cieplne, to nie jest ono w stanie przenosić żadnej informacji. Owo promieniowanie w kosmologicznej skali czasowej prowadzi jednak do wyparowania czarnej dziury całkowicie. Jeżeli tak faktycznie jest to oznaczałoby to bezpowrotną utratę informacji o gwiazdach, z których owa czarna dziura powstała. Problem jednak w tym, że taki proces byłby sprzeczny z podstawowymi prawami mechaniki kwantowej, według których informacja nie może ulec zniszczeniu i całkowicie zniknąć z wszechświata. Innymi słowy, końcowy stan obiektu powinien zawierać w sobie informację o jego stanie początkowym.
Czytaj także: Paradoks informacyjny w końcu wyjaśniony? Fizycy z RIKEN mają pewien pomysł
Paradoks informacyjny jest problemem, nad którego rozwiązaniem fizycy głowią się od wielu lat. Od czasu do czasu pojawiały się mniej lub bardziej szalone pomysły tłumaczące co się dzieje z informacją, która znajduje się we wnętrzu czarnych dziur, niektóre z nich nawet uwzględniały tunele czasoprzestrzenne. Nic jednak nie doprowadziło do jednoznacznego rozwiązania paradoksu.
Promieniowanie Hawkinga jednak nie jest termiczne?
Prof. Xavier Calmet, fizyk z Uniwersytetu w Sussex Wielkiej Brytanii przekonuje jednak, że teraz sytuacja jest inna. Paradoks został – według niego – rozwiązany. Jak przekonuje, drobna modyfikacja promieniowania Hawkinga sprawia, że nie jest ono termiczne, a tym samym jest w stanie przenosić informację na zewnątrz czarnej dziury zanim ona ostatecznie wyparuje.
Czytaj także: Stephen Hawking: geniusz i ikona. Za co go tak kochano?
Analizując obliczenia wykonane przez Hawkinga niemal pół wieku temu, Calmet ze współpracownikami dodał do nich efekty grawitacji kwantowej, czego sam Hawking nie zdecydował się zrobić. Jak się okazało, mimo tego, że owe grawitacyjne poprawki same w sobie są niewielkie, to modyfikują one promieniowanie Hawkinga na tyle, że staje się ono nietermiczne, a tym samym może przenosić informację. Naukowcy przekonują, że udało im się opisać konkretne zjawisko fizyczne, w którym informacja ucieka z czarnej dziury pod postacią promieniowania Hawkinga. Teoretycznie, gdyby udało się je przechwycić, można byłoby z niego złożyć informację o pochodzeniu danej czarnej dziury. Warto jednak tutaj podkreślić, że jak na razie nie posiadamy żadnych instrumentów, które pozwoliłyby nam zarejestrować lub zmierzyć promieniowanie Hawkinga w otoczeniu czarnej dziury.