CUM A TRANSFORMAT STEPHEN HAWKING ÎNȚELEGEREA NOASTRĂ ASUPRA GĂURILOR NEGRE
Sunt foarte multe lucruri pe care nu le cunoaștem despre găurile negre, dar aceste monstruozități cosmice, care înfulecă totul, chiar și lumina, ar fi cu siguranță și mai misterioase, dacă Stephen Hawking nu le-ar fi sondat ”adâncimile”.
Faimosul cosmolog a oferit suport matematic pentru conceptul găurilor negre, a căror existență a fost prezisă în 1915, de teoria relativității generale a lui Einstein. Hawking a demonstrat prin intermediul unor teoreme matematice riguroase asupra ecuațiilor despre gravitație a lui Einstein că, în anumite circumstanțe, există locuri în care aceste ecuații nu mai funcționează: singularitățile. Iar regiunea din interiorul unei găuri negre este o asemenea singularitate.
Investigația lui Hawking asupra naturii găurilor negre s-a dovedit a fi revoluționară. Inițial, munca sa sugera că o gaură neagră nu ar putea deveni niciodată mai mică – anume că regiunea de suprafață sferică a orizontului evenimentului, dincolo de care nimic nu poate evada, nu ar putea descrește niciodată.
Similar, a doua lege a termodinamicii reține că ”entropia”, sau dezordinea unui sistem închis nu va scădea niciodată. Iar la începutul anilor 1970, fizicianul Jacob Bekenstein a conectat explicit conceptele, propunând că entropia unei găuri negre este conectată regiunii propriului orizont al evenimentelor.
Hawking a primit inițial cu scepticism această idee. În fond, entropia și găurile negre nu par să aibă un drum comun. Găurile Negre erau considerate a nu radia nici un fel de energie, de unde și denumirea lor, iar entropia nu este posibilă în absența radiațiilor.
Mai apoi, Hawking a reușit să demonstreze exact contrariul, într-un fel pe care nimeni nu reușise înainte. El a arătat că, dacă asociem mecanica cuantică acestui joc, se poate demonstra că, în fapt, găurile negre nu sunt cu adevărat negre. Ele, în fapt, emit radiație. Această radiație provine din ”particulele virtuale”, care apar și dispar în lumea bizară a cuanticii. Ele realizează același joc în perechea materie – antimaterie, cu antiteza materiei pozitive și negative. În mod obișnuit, aceste perechi se anihilează reciproc imediat. Dar, dacă această pereche a apărut la limita unui orizont de eveniment al unei găuri negre, o particulă ar putea, teoretic, să se prăbușească, în timp ce cealaltă ar fi expulzată în spațiu. Dacă particula de energie negativă a fost absorbită, masa găurii negre s-ar a deveni mai mică, cu o mică fracțiune, iar obiectul ar emite un bit minuscul de radiație.
Hawking a lucrat în 1974 asupra acestei idei și – de aceea – această ipotetică lumină a găurii negre este numită ”radiația Hawking” sau radiația Hawking-Bekenstein. Până în prezent nu au fost surprinse asemenea emisii, dar majoritatea fizicienilor cred că aceste emisii există. De aceea, se presupune că toate găurile negre ne mișcorează în timp, până la anihilare, deci până când nu va mai rămâne materie care să evadeze din acestea. Însă acest lucru se va produce pe o scară de timp aproape inimaginabilă, unele calcule sugerând că ultimele găuri negre supermasive din centrul galaxiilor vor dispărea peste 10^100 ani.
Deși a fost, fără discuție, un geniu, Stephen Hawking nu a avut întotdeauna dreptate, iar una dintre chestiuni este chiar cea a găurilor negre. Faimosul cosmolog a presupus că informația purtată de fiecare particulă – date precum rotația și masa, de exemplu – capturate în interiorul unei găuri negre – se va pierde definitiv, atunci când gaura neagră se va evapora. Cei mai mulți dintre fizicieni nu au fost de acord cu această estimare, sugerând că această ipoteză conduce la ecuații în contradicție uriașă cu experimentele faptice cunoscute. Există anumite tipuri de gpuri negre idealizate pe care le poți construi în modele din teoria corzilor și acolo, este foarte clar, că nici o informație nu este pierdută. Această informație are o cale de emergență tocmai prin intermediul radiației Hawking și în cele din urmă, Hawking a admis eroarea.
Cercetarea lui Hawking asupra găurilor negre i-a ajutat pe fizicieni să regândească înțelegerea universului la un nivel mai general. Anterior, de pildă, fizicienii asociau scara entropică cu volumul sistemului, așa încât legătura stabilită de Hawking și Bekenstein între entropie și regiunea orizontului evenimentului a venit ca o mare surpriză.
Sursa: Space.com, By Mike Wall
Credit foto: thespaceacademy.org
Traducere și adaptare: Ciprian Petru Crisan
