Да ли су црне рупе заиста нестале и због чега Стивен Хокинг предлаже могућност да оне више не постоје?
Текст: Невена Грубач
Уколико зауставите дете на улици и кажете му да има шансу да вам постави jедно питање о свемиру, било коjе, сва jе вероватноћа да ће желети да зна шта су црне рупе. Мистериозне и далеке, од тренутка када су откривене, црне рупе су биле симбол недокучивог и застрашуjућег универзума. Иако су многима голицале машту само у тренуцима доколице, док удобно седе у своjим фотељама далеко од негостољубивог и леденог космичког пространства, неки паметни, упорни и храбри људи изучавали су овакве феномене и о њима сазнали довољно да би у нама разбили страх од непознатог и заменили га фасцинациjом и радозналошћу. Зато смо и сазнали шта су црне рупе, зато су за њих чула деца и зато су новински чланци о њима радо читани. Али, уколико су оне заиста само галактички станари о коjима толико много знамо и чиjе особине познаjемо, како то да, одједном – не постоjе? Где су, дакле, црне рупе и куда су у претходних неколико дана побегле?
Шта су црне рупе?
У астрономиjи, црне рупе, заправо, нису никакве рупе. То нису бунари у коjе можемо упасти уколико смо неопрезни, нити су то провалиjе коjе се вешто криjу у земљи и воде у пропаст. Црне рупе су некада биле масивне, велелепне звезде. Када су завршиле своj живот и потрошиле нуклеарно гориво коjе су сагоревале током своjих, за нас, дугих живота, више нису могле да се супротстављају снажном гравитационим сажимању. На самом краjу, оне су колабирале и урушиле се у своjе сопствено jезгро, што се десило као последица сложених физичких процеса карактеристичних за смрт наjвећих звезда.
При снажноj, фантастичноj експлозиjи, спољашњи слоjеви звезде одбачени су у околни свемир, а њено jезгро jе постало изузетно масивна и густа сфера. У школи смо научили да што већу масу неко тело има, имаће и већу гравитациjу. Овако масивна тела, попут колабираног jезгра звезде, имаjу изузетно jаку гравитациону силу; толико снажну да може да зароби чак и светлост. Управо због тога црне рупе не можемо да видимо – њихова гравитациjа је толико велика, да чак ни светлост не може да им побегне.
Међутим, оно што смо до сада знали, или мислили да знамо, jесте да ни црне рупе нису свемоћне и да не могу деловати на бесконачно удаљене обjекте. Наиме, да би црна рупа заувек заробила неку честицу, потребно jе да јој се она приближи толико да пређе одређену границу након коjе нема повратка. Космолози су ову границу назвали хоризонт догађаjа, и он представља замишљену сферу коjа на одређеноj удаљености окружуjе нашу умрлу звезду. Уколико би честица играла непосредно испред хоризонта догађаjа, не би била у апсолутној опасности, али уколико би га дотакла, била би бесповратно одаслана у правцу извора разараjућег гравитационог деловања – ка центру црне рупе.
Осим црних рупа коjе су настале стеларним експлозиjама, постоjи jош неколико врста, од коjих су наjимпресивниjе супермасивне црне рупе коjе, наjвероватниjе, насељаваjу центар готово сваке галаксиjе у универзуму, укључуjући и Млечни пут у ком ми живимо.
Последњи лет астронаута
Оно што науку чини толико доследном jесте њен недостатак ега. Она се константно самоусавршава и има фантастичну особину да гледа уназад и исправља ствари коjе, захваљуjући новим сазнањима и новоj технологиjи, данас делуjу погрешно. Имаjући у виду оваj принцип коjим се наука води, Стивен Хокинг, коjи jе посветио кариjеру истраживању космоса, обjавио jе рад коjи сугерише да су многе ствари коjе смо мислили да знамо о црним рупама, заправо – погрешне.
Замишљен над оним што jе међу физичарима познато као firewall парадокс црних рупа[1], Хокинг jе написао нови рад под називом „Очување информациjа и временска прогноза црних рупа“. У свом раду он покушава да да одговор на питање коjи оваj парадокс поставља, а коjе гласи: уколико би астронаут падао ка црноj рупи, шта би му се десило?
Наиме, по класичноj Аjнштаjновоj теориjи, након преласка хоризонта догађаjа, астронаут, или било ко други довољно несрећан, не би осетио никакве моменталне промене. Ипак, веома брзо би почео да осећа утицаj повећане гравитациjе, коjа би га развлачила попут шпагете, све док не би стигао до сингуларитета – хипотетичког бесконачно густог центра црне рупе, где би се његова авантура завршила.
Ипак, квантна механика, која је задужена за микрочестице, мисли другачиjе. Зато jе одговор квантне теориjе на ово питање претпоставио да ће простор иза хоризонта догађаjа бити трансформисан у регион високих енергиjа, коjи би спалио астронаута у прах и пепео.
Мада jе firewall парадокс испоштовао законе квантног света, довео jе у питање Аjнштаjнову теориjу релативности, по коjоj би астронаут осећао законе физике на исти начин свуда у универзуму, те да би хоризонт догађаjа требало да буде место коjе се ни по чему посебно не разликуjе од своjе околине. Дакле, коjа jе верзиjа мисаоног експеримента исправна?
Нова хипотеза
Хокинг сматра да квантни ефекти у близини црне рупе изазиваjу сувише снажне просторно-временске флуктуациjе да би уопште било могуће постоjање строго дефинисане сфере око ње. Како се не би сукобио ни са општом релативношћу ни са квантном физиком, а ипак решио парадокс, уместо класичног хоризонта догађаjа Хокинг предлаже постоjање привидног хоризонта. Привидни хоризонт би само привремено заробљавао материjу и енергиjу, пре него што их, под одређеним условима ослободи, додуше, у прилично измењеноj форми. У овом случаjу, црне рупе више не би биле толико црне, јер би постојали сценарији у којима би материја заиста могла да побегне од њих.
На оваj начин Хокинг сугерише да jе привидни хоризонт права граница црне рупе. „Одсуство коначног хоризонта значи да црне рупе не постоjе – бар не у смислу у ком светлост не може побећи од њих“, предлаже Хокинг у свом раду.
Кључ jе, заправо, у чињеници да теориjа релативности не дозвољава бег из црне рупе, док квантна теориjа тако нешто, у одређеним условима, допушта. Када би коначно била пронађена обjедињуjућа теориjа, она коjа повезуjе гравитациjу са осталим фундаменталним силама, осим што би био остварен вековни сан научника, биле би решене и овакве недоумице. То, нажалост, jош ниjе случаj, па jе и одговор на ово питање и даље мистериjа, признао jе и сам Хокинг.
[1] Firewall парадокс црних рупа jе проблем коjи jе поставио теориjски физичар Џозеф Полчински, заjедно са троjицом колега са Универзитета у Санта Барбари. У овом хипотетичком феномену, посматрач коjи пада ка црноj рупи, на коначном хоризонту искуси снажно деловање честица високих енергиjа, што сугерише да општа релативност може бити доведена у питање.