Czarne dziury to obiekty o tak dużej koncentracji materii w jednym punkcie, że nic - nawet światło - nie może uciec z określonego obszaru wokół nich. To była cecha grawitacji Newtona; jest to cecha ogólnej teorii względności Einsteina; a kiedy mamy pełną kwantową teorię grawitacji, w pełni oczekujemy od niej tego samego. Kiedy umiera dostatecznie masywna gwiazda, a jej jądro zapada się, przechodząc przez stadium atomów, jąder, neutronów i wolnych kwarków, następuje zabawne wydarzenie: nawet poruszając się z prędkością światła, nic nie może opuścić tego obszaru przestrzeni.
Przekraczając ten próg, wszystko kurczy się w osobliwość w centrum dawnej gwiazdy. W ten sposób rodzi się czarna dziura i przez następne biliony lat będzie rosła, pożerając wszystko, do czego może dotrzeć.
Możesz pomyśleć, że jest haczyk:
- Być może można uniknąć osobliwości.
„Być może nie je wszystkiego, co przekracza jej horyzont zdarzeń.
„Być może, jeśli jesteś mądry, zdołasz uciec od środka.
Ale nie, to wszystko są niezmienne prawdy. Nie, może . I pomimo twierdzeń Stephena Hawkinga, że może istnieć wyjście, żadna pomysłowość nie pozwoli, aby cokolwiek wpadło do czarnej dziury, opuściło ją.
Film promocyjny:
Prędkość ucieczki to zabawna rzecz: mówi, że w określonym obszarze przestrzeni występuje „ciąg” grawitacyjny i jeśli twoja prędkość przekroczy pewien próg - prędkość ucieczki - możesz ją pokonać. Przy niższej wartości prędkość pozwoli ci pozostać na stabilnej orbicie, gdzie nie uciekniesz, ale spadniesz na zawsze i nigdy nie spadniesz. A jeśli twoja prędkość nie jest wystarczająco wysoka, spadniesz na źródło grawitacji, z którego próbujesz uciec.
Co to znaczy, jeśli twoja prędkość ucieczki jest większa niż prędkość światła? Ponieważ nic nie może przekroczyć prędkości światła, oznacza to, że nie ma drogi ucieczki. I więcej. Jeśli znajdujesz się w horyzoncie zdarzeń i chcesz wywrzeć siłę, aby „popchnąć” coś, co próbuje cię ścisnąć, nie możesz. Przyłożenie siły lub wypchnięcie oznacza przesunięcie cząstki na zewnątrz. Ale wszystkie cząstki są ograniczone do prędkości światła. A jeśli prędkość ucieczki jest większa niż prędkość światła, nie będziesz w stanie pokonać punktu, w którym jesteś ściśnięty; nie możesz wydostać się z osobliwości. Co więcej, co jest zabawne, wynika z tego, że gdy wyjdziesz poza horyzont zdarzeń czarnej dziury, zobaczysz osobliwość we wszystkich kierunkach. Osobliwość jest nieunikniona.
Oznacza to również, że jeśli przejdziesz do horyzontu zdarzeń i spróbujesz obniżyć coś poza nim, na przykład dotknięcie wody koniuszkiem palca, to już nigdy nie wróci. Część twojego ciała poza horyzontem zdarzeń będzie nadal napięta, ale części wewnątrz nie można przywrócić; nie ma sposobu na wydobycie materiału z czarnej dziury - nawet cząstek przenoszących siłę - zassanych do osobliwości. Twoją jedyną nadzieją będzie to, że ktoś obok ciebie miłosierny odetnie ci nogę.
Dlaczego więc Stephen Hawking powiedział, że można uciec z czarnej dziury? Dlaczego powiedział, przemawiając na Harvardzie:
Ponieważ on o tobie nie mówił. Mówił o informacjach, które tworzą cię w momencie upadku: kiedy przekraczasz horyzont zdarzeń. Kiedy obiekty wpadają do czarnej dziury, zawierają wszelkiego rodzaju informacje: czy to materia, czy antymateria, bariony lub lepty, elektrony lub miony, neutrina lub neutrony. Ale zgodnie z ogólną teorią względności (w każdym razie klasyczną) czarna dziura ma trzy właściwości informacyjne: masę, ładunek elektryczny i moment pędu.
Słynny „paradoks informacji o czarnej dziurze” polega na tym, że kiedy czarna dziura ostatecznie się rozpada (dzięki promieniowaniu Hawkinga), pozostaje tylko całkowita energia, ładunek elektryczny i moment pędu; wszystko inne jest przypadkowe. Innymi słowy, wszystkie niepotrzebne informacje są niszczone. Najnowsza praca Hawkinga mówi o rzeczach znacznie mniej fantastycznych niż ucieczka z czarnej dziury; mówi, że ilekroć nowa cząstka wpadnie do czarnej dziury, zmienia informacje zakodowane na powierzchni czarnej dziury. A ponieważ powierzchnia czarnej dziury (lub jej powierzchnia) zależy od masy i energii wewnątrz niej, informacja ta musi wyjść, zmielona, ale zakodowana w promieniowaniu Hawkinga. Tak jak wypalona książka zawiera informacje na stronach (choć nie w bardzo wygodnym formacie),wychodzące promieniowanie Hawkinga może zawierać informacje o tym, co wpadło do czarnej dziury.
To jest dalekie od ucieczki od czarnej dziury, ale stanowi możliwe rozwiązanie paradoksu informacyjnego, cokolwiek można powiedzieć. Jeśli jednak jesteś zdeterminowany, aby wydostać się z czarnej dziury, jest tylko jeden sposób, aby to zrobić, który jest zgodny ze znanymi prawami fizyki: nie docieraj tam.
Ilya Khel