סטיבן הוקינג: אין חורים שחורים

סימולציה של חור שחור, מבוארת

התמונה המבוארת מסמנת מספר תכונות בסימולציה, כולל אופק האירועים של החור השחור. (קרדיט תמונה: מרכז טיסות החלל גודארד של נאס'א/ג'. שניטמן, ג'יי קרוליק (JHU) וס. נובל (RIT))



על קריאת מאמר חדש מאת סטיבן הוקינג שהופיע באינטרנט השבוע, היה נסלח לך לחשוב שהפיזיקאי הבריטי בעל שם העולמי מזייף אותנו. יצירתו שלא פורסמה של הוקינג - שכותרתה ' שימור מידע ותחזית מזג אוויר לחורים שחורים 'והועלה לשירות ההדפסה המקדימה של arXiv - מצהיר כי' אין חורים שחורים . '



ניתוח: הוקינג: מדען גדול, מהמר גרוע

יש לזכור שתורת הסלע של הוקינג על התאדות חורים שחורים חוללה מהפכה בהבנתנו שהדמויות הכבידה אינן אלמותיות; באמצעות מוזר קוונטי הם מדליפים חלקיקים (ולכן מסה) באמצעות 'קרינת הוקינג' לאורך זמן. מה גם שאסטרונומים מוצאים דרכים חדשות ומרגשות לזהות חורים שחורים - הם אפילו עובדים על רשת אינטרפרומטרים שעשויה בקרוב, להיות מסוגל לדמיין ישירות את אופק האירועים של חור שחור !



פרופסור סטיבן הוקינג מדבר על

פרופסור סטיבן הוקינג מדבר על 'מדוע עלינו להיכנס לחלל' לסדרת ההרצאות של נאס'א, 21 באפריל 2008.(אשראי תמונה: נאס'א/פול אלרס)

האם הוקינג שינה את דעתו? האם חורים שחורים הם רק פרי הדמיון הקולקטיבי שלנו? האם כל אותן תיאוריות הארכובה על תיאוריות 'אלטרנטיביות' של הקוסמוס נכונות ?!



למרבה המזל לא.

סטיבן הוקינג לא שינה את דעתו לגבי כל העניין של החור השחור, אבל הוא זרק פרדוקס מורכב של פיזיקה לאור הזרקורים, כזה שמכרסם את ליבה של הפיזיקה התיאורטית במשך 18 החודשים האחרונים.

חלקיקי חורים שחורים בורחים



חורים שחורים הם אזורים מוזרים שבהם כוח הכבידה חזק מספיק כדי לכופף אור, לעוות את המרחב ולעוות את הזמן. [ראה כיצד חורים שחורים פועלים באינפוגרפיקה זו של demokratija.eu.]

חורים שחורים הם אזורים מוזרים שבהם כוח הכבידה חזק מספיק כדי לכופף אור, לעוות את המרחב ולעוות את הזמן. [ראה כיצד חורים שחורים פועלים באינפוגרפיקה זו של demokratija.eu.](אשראי תמונה: קארל טייט, תורם demokratija.eu)

מועדון קרב חורים שחורים

הכל מסתכם בקונפליקט בין שני רעיונות יסוד בפיזיקה השולטים במרקם היקום שלנו; התנגשות היחסות הכללית של איינשטיין והדינמיקה הקוונטית. וזה קורה רק שהסביבה הקיצונית בתוך חור שחור וסביבו גורמת ל'מועדון קרב 'מושלם לשתי התיאוריות להעלים אותו. אבל מהו החוק הראשון של מועדון הלחימה בחורים השחורים? אל תדבר על חומת האש, שמא תישאב בוויכוח עם פיזיקאי תיאורטי.

וידאו: הוקינג: עלינו לעזוב את כדור הארץ

בהרצאה של המכון הטכנולוגי בקליפורניה (Caltech) באפריל 2013 , להוקינג ולפיזיקאים תיאורטיים בולטים אחרים הייתה הזדמנות לתאר את הבעיה בהישג יד. קיפ ת'ורן של קאלטק, למשל, תיאר את פרדוקס חומת האש כ'נושא בוער בפיזיקה התיאורטית '.

עצם הבסיס לנושא הבוער הזה הוא הדבר שהופך את החורים השחורים לשחורים - ה אופק אירועים . בצורתו הבסיסית ביותר, אופק האירועים של חור שחור הוא הנקודה שבה אפילו אור אינו יכול להימלט מציפורני הכבידה של ייחוד החור השחור המסיבי. אם האור אינו יכול להימלט, סביר שהוא יראה ככדור שחור בחלל. זהו רחוב קוסמי חד כיווני: הכל נכנס, שום דבר לא יוצא.

אסטרונאוט חסר מזל

ביקום תורת היחסות הכללית, לאסטרונאוט שחווה את האסון לרדת אל חור שחור, הוא או היא לא היו מבחינים במשהו לא נעים כשהם חולפים על פני אופק האירוע. זה יהיה אירוע שליו למדי, בלי דרמה. 'למרות שבהמשך אתה נידון ותתקל בכוחות כבידה חזקים מאוד שימשכו אותך זה מזה', ציין הפיזיקאי קלטק ג'ון פרסקיל באירוע הקאלטק 2013. [החורים השחורים המוזרים ביותר ביקום]

עם זאת, היקום הקוונטי סותר את הרעיון הזה של אופק אירועים של 'אין דרמה' כפי שחזה תורת היחסות הכללית.

בשנת 2012, קבוצת פיזיקאים בראשות ג'וזף פולצ'ינסקי מאוניברסיטת קליפורניה בסנטה ברברה חשפה את קביעתם שאם חורים שחורים באמת לא יהרסו מידע - נקודת מבט שהוקינג עצמו דוגל בחוסר רצון - וכי מידע יכול לברוח מהחור השחור דרך קרינת הוקינג, חייב להיות תופת משתוללת ממש בתוך אופק האירועים הם מכנים את 'חומת האש'.

במקרה זה, במקום ליפול לאופק אירועים של 'אין דרמה', האסטרונאוט חסר המזל שלנו נשרף עד כדי פריכה לפני שהוא נפרק על ידי גזירת גאות ושפל. זוהי עצם האנטיתזה של 'אין דרמה' ולכן פרדוקס.

ניתוח: מוות על ידי שריפת חומת אש חור שחור זה יהיה

התנגשות לכאורה זו בין מה שחזות היחסות הכללית לבין מה שחזות הדינמיקה הקוונטית - שני תחומים מבוססים מאוד בפיזיקה - היא בדיוק מה שהפיזיקאים התיאורטיים מנסים להבין. נראה שכן עוד מצב שבו כוח הכבידה והדינמיקה הקוונטית אינם משחקים יפה שהפתרון שלו עשוי לשנות את האופן בו אנו רואים את היקום.

לכן, כאשר הוקינג, אחד השחקנים המרכזיים בדיון החומת האש הגדול, כותב מאמר קצר בנושא (בלי קשר אם הוא פורסם או לא) העולם שם לב.

הפתרון של הוקינג לפרדוקס מסיר את אופק האירועים של החור השחור, ובכך מסיר את הפרדוקס; אין אופק אירועים, אין חומת אש. אבל נאמר לנו שלכל החורים השחורים יש אופקים של אירועים - הגבול שאי אפשר לעבור או ללכת לאיבוד לנצח בתוך החור השחור - מה נותן? [אין בריחה: איך עובדים חורים שחורים (אינפוגרפיקה)]

הוקינג חושב שצריך לעבד מחדש את הרעיון מאחורי אופק האירועים. במקום שאופק האירועים יהיה קו מוגדר שמעליו אפילו אור אינו יכול לברוח, הוקינג מפעיל 'אופק לכאורה' שמשנה צורה בהתאם לתנודות הקוונטים בתוך החור השחור - זה כמעט כמו 'אזור אפור' לפיסיקה קיצונית. אופק לכאורה לא יפר את היחסות הכללית או את הדינמיקה הקוונטית אם האזור ממש מעבר לאופק לכאורה הוא בלגן של מידע סבוך וכאוטי.

NEWS: חיבור מפחיד: חורי תולעת והעולם הקוונטי

'כך, כמו תחזית מזג האוויר על כדור הארץ, המידע יאבד למעשה, למרות שלא תהיה אובדן היחידות', כותב הוקינג. זה בעצם אומר שלמרות שהמידע יכול לברוח מהחור השחור, אופיו הכאוטי מבטיח שאי אפשר לפרש אותו, ולמנוע את פרדוקס חומת האש ביחד.

מיותר לציין כי מאמר זה לא הועיל לשכנע את פולצ'ינסקי. 'זה כמעט נשמע כאילו (הוקינג) מחליף את חומת האש בקיר כאוס, שיכול להיות אותו דבר' הוא אמר ל- New Scientist .

הרבה מהוויכוח התיאורטי קשה להבחין והתוצאה של חישובים של אירועים פיזיים שאנו לא יכולים לחוות בחיי היום יום שלנו. אך אל תטעו בוויכוח הספציפי הזה כטיעון גבה בלבד בקהילת הפיזיקה התיאורטית. יסודותיה נעוצים באי הנוחות הגוברת שאנו חשים עם חוסר ההתאמה של היחסות הכללית והדינמיקה הקוונטית (במיוחד מה תפקיד הכבידה בעולם הקוונטי), בעיה שאינה ניתנת לפתרון בהבנתנו כיום את היקום.

אחרי הכל, מדובר בבעיות המדע האלה שאנו בונים עבורם מאיצי חלקיקים בהיקף של מיליארדי דולרים.

מָקוֹר: חדשות הטבע

מאמר זה סופק על ידי חדשות דיסקברי .