Mustad augud on arvatust keerukamad ({{commentsTotal}})

Autor/allikas: Wikimedia Commons

Möödunud nädalal avaldas üks maailma tuntuimatest füüsikutest Stephen Hawking veebikeskkonnas ArXiv uue töö, mis sunniks paikapidavuse korral mustade aukude sündmuste horisondi kontseptsiooni tõsiselt ümber hindama.

 

Vanasti oli rohi rohelisem ja taevas sinisem. Samuti olid mustad augud lihtsamad. Ekstreemse gravitatsiooniväljaga objektid muutusid hirmutavateks koletisteks alles siis, kui Karl Schwarzschild mõni aeg varem Albert Einsteini poolt tuletatud seoste põhjal leidis, et taolistele eksootilistele objektidele lähenedes muutub gravitatsiooniväli nende ümber piisavalt tugevaks, et takistada isegi valgust selle haardest põgenemast. Sellegipoolest oli sündmuste horisondi piir äärmiselt hästi määratletav. Kuid kvantmehaanika võidukäik viis füüsikud viimaks ebamugavate küsimusteni.
 
Üldrelatiivsusteooria ja kvantmehaanika näiline ühildamatus muutus üha teravamaks probleemiks. Neist esimene suudab gravitatsiooniga seotud nähtusi ülimalt hästi kirjeldada, kuid kukub teiste jõudude kirjeldamisel haledalt läbi. Alternatiivselt jääb kvantmehaanikast gravitatsiooni kirjeldamiseks vajaka.
 
Ligikaudu nelikümmend aastat tagasi kujutles noor Stephen Hawking järjest süveneva liikumisvõimet rööviva närvihaiguse kiuste musta augu sündmuste horisonti kvantmehaanika kontekstis. Vaakum ei ole tühi. Pöörlevate mustade aukude sündmuste horisondi piiril ilmuvad kujutletamatult lühikesteks ajavahemikeks eksistentsi ja mitteeksistentsi piiril eksisteerivad osakestepaarid, et siis taas kaduda. Mustad augud jõuavad selle vältel aeg-ajalt ühe osakestest endasse haarata, mil teine nende käest põgeneb.
 
Igakord kui midagi sellist toimub, röövitakse musta augu käest osa selle energiast, vähendades sellega kaasnevalt selle massi. Miljardite ja miljardite aastate vältel peaksid seeläbi isegi suuremad mustad augud aurustuma. Kuid isegi viimane tõdemus iseeneses polnud niivõrd paradoksaalne. Hoopis tähtsam on kvantmehaanika südameks olev kontseptsioon – informatsioon. Hawkingi kiirgus ei võimalda öelda, mis täpselt musta auku kukkus.Vastav informatsioon läheks igaveseks kaotsi. Lahendusena on üritatud kujutleda erinevaid võimalusi selle säilitamiseks.
 
Neist viimasena äratas märgatavat huvi Joseph Polchinski ja tema kolleegide kaks aastat tagasi välja pakutud lahendus. Töörühma nägemuse kohaselt jäädvustuks auku langevat osakest kirjeldav informatsioon kiirguses, mis sündmuste horisondi lähistelt põgeneda suudab. Ent paraku lõi tõlgendus uue paradoksi.
 
Hüpoteetiliselt musta auku langev kosmoserändur suudaks informatsiooni 'ümberkirjutamise' käigus vabaneva energiaga seonduvat temperatuuritõusu tajuda. Musta auku ümbritsev tulemüür kuulutaks paratamatult talle tema peatset hukku. Viimane on vastuolus relatiivsusteooriast tuttava kontseptsiooniga, et füüsikaseadused peaksid igas universumi punktis samasena avalduma, mille paikapidavusel ei suudaks vaatleja oma hukkumist taolisena tajuda.
 
Hawkingi uus tõlgendus eemaldab tulemüüri vajaduse. Absoluutne sündmuste horisont asenduks näiva sündmuste horisondiga. Erinevalt eelnevast horisondi kontseptsioonist ei vii see piiri ületava kiirguse ja osakeste lõpliku kadumiseni. Selle asemel lõigataks need universumist ära vaid ajutiselt. Informatsioonil poleks head põhjust hävineda. Universum saaks sellest kõigest taas teadlikuks, kui must auk viimaks aurustub.
 
Samas tähendab see aga, et näiva sündmuste horisondi ruumiline paiknemine muutuks vastavalt sellele, kuidas selle poolt vangistatud kvantosakesed käituvad. Isegi kui informatsioon viimaks vabaneb, oleks see liiga tundmatuseni tükkideks hakitud, et selle päritolu kohta lihtsalt midagi kindlat öelda saaks. Klassikalised Schwarzschildi mustad augud oleksid sellisena kadunud. Küll aga jätkavad mustad augud eksisteerimist astrofüüsikalises mõttes, kujutades endas ülimalt tugeva gravitatsiooniväljaga objekte, mis mitmed tavatingimustel võimatuna näivad protsessid võimalikuks muudavad.
 
Kõike eelnevat muidugi eeldusel, et Hawkingi uus tõlgendus tõepoolest tõele vastab. Nii pole näiteks Nature Newsi teatel sugugi mitte kõik kindlad, et see paradoksile õigupoolest head lahendust pakub. Lõplikule tõele lähenemine nõuaks kvantmehaanika ja üldrelatiivsusteooria õnnelikult paari panemist.
 
Tutvu Hawkingi tööga keskkonnas ArXiv.
 
Toimetaja tänab kosmolooge Sean Carrolli ja Geraint Lewist.

Toimetaja: Jaan-Juhan Oidermaa

Allikas: ArXiv



Hea lugeja, näeme et kasutate vanemat brauseri versiooni või vähelevinud brauserit.

Parema ja terviklikuma kasutajakogemuse tagamiseks soovitame alla laadida uusim versioon mõnest meie toetatud brauserist: