Wybitny brytyjski fizyk, Stephen Hawking, twierdzi, że mylił się w kwestii zachowania się czarnych dziur w debacie, która miała miejsce 30 lat temu.

Stephen Hawking zorganizował konferencję prasową, aby poinformować o zrewidowaniu swojego poglądu na temat tego, że czarne dziury niszczą wszystko, co w nie wpadnie. Obecnie uważa, że czarne dziury są skonstruowane w ten sposób, że informacja ma szansę wydostania się z nich.

Nowe odkrycia Hawkinga prawdopodobnie mogą pomóc rozwiązać tak zwany paradoks informacyjny czarnej dziury, jedną z ważniejszych zagadek współczesnej fizyki.

Profesor Hawking nie ujawnił jeszcze matematycznego aparatu, który stoi za nowym pomysłem, ale pojawiły się już pierwsze przecieki co do niego pochodzące z grupy seminaryjnej profesora na University of Cambridge. Gary Gibbons, jeden z uczestników seminarium, powiedział, że nowa definicja czarnej dziury zaproponowana przez Hawkinga nie posiada wyraźnie zarysowanego horyzontu zdarzeń, który ukrywa wszystko, co znajduje się we wnętrzu czarnej dziury przed dostrzeżeniem z zewnątrz.

Mozliwe, że to, co Hawking zaprezentował na seminarium, jest gotowym rozwiązaniem,” – powiedział Gibbons wywiadzie dla czasopisma New Scientist. – “Jednak moim zdaniem kwestia jeszcze nie jest zamknięta.

Historyczna praca Hawkinga zaowocowała powstaniem tak zwanego paradoksu informacyjnego czarnej dziury. W 1976 roku, obliczył on, że podczas powstawania czarnej dziury następuje zmniejszenie masy spowodowane wypromieniowaniem energii. Promieniowanie to nie zawiera jednak informacji o materii zgromadzonej we wnętrzu czarnej dziury, tak więc kiedy znika czarna dziura, tracimy razem z nią informacje o jej wnętrzu.

Zwykło się uważać, że jak już coś wpadło do czarnej dziury, to już tam pozostanie, a jedyną informacją jest jej masa i spin, jednak pewien czas temu odkryłem, że czarne dziury wcale nie są takie czarne, jak się wydawało. Emitują one coś, co określa się mianem promieniowania Hawkinga. Wskutek tego procesu nastepuje spadek masy obiektu, więc możliwe staje się ewentualność jego zaniku.

Promieniowanie Hawkinga jest raczej zmienne i pozbawione cech szczególnych, więc wydaje się, że całość informacji o tym, co znalazło się w czarnej dziurze jest utracona.

Ale powyższe stwierdzenie prowadzi do sprzeczności z prawami mechaniki kwantowej, które opisują zachowanie Wszechświata w najmniejszej skali. Prawa te stanowią, że informacja nie może być całkowicie zagubiona. Gdyby informacja ulegała całkowitej destrukcji, pociągałoby to za sobą niezwykle istotne konsekwencje praktyczne, a nawet i filozoficzne.

Przez lata fizycy prowadzili spory na temat tego, że czarne dziury w jakiś sposób omijają praw fizyki kwantowej. Nowa koncepcja czarnej dziury eliminuje ten problem, pozwalając poprzez emisję promieniowania uzyskać pewne informacje.

Czarne dziury początkowo wydają się jedynie powstawać, ale w późniejszym stadium uwalniają informacje dotyczące uwięzionej materii, możemy zatem w pewien sposób dowiedzieć się nieco o przeszłości i przyszłości.

Najzabawniejsze jest w całej sprawie to, że pomyłka będzie kosztować Hawkinga pół encyklopedii. Trzydzieści lat temu Hawking wraz ze swoim kolegą Kipem Thorem założyli się z John’em Preskill’em w kwestii słuszności teorii czarnych dziur. Teraz trzaba będzie się rozliczyć z przegranego zakładu.

Autor

Łukasz Wiśniewski

Komentarze

  1. Nu!    

    Pytanie ignoranta — Czym właściwie jest pojęcie “informacji” w fizyce?
    Czy to tylko metafora – skrót myślowy czy coś więcej?

    1. jacek    

      odpowiedź – też ignoranta — podejżewam, że to jakakolwiek cząstka materii, bądź energii, z której da się wydobyć jakąkolwiek informację, o choćby tylko to, że ona własnie z czarnej dziury “wylazła”.

      Do tej pory uważano, że z poza horyzontu zdarzeń nic się, z objęć czarnej dziury nie wydostaje. To dlatego ona taka czarna:)

      A tu proszę jaka niespodzianka 🙂 Bo jeżeli, coś jednak z niej potrafi się wydostać i komuś uda się to “złapać”, zmierzyć, zważyć, obliczyć prędkość, energię, pęd, cokolwiek, to już jest jakaś nadzieja, że nam to może, chociaż trochę, rozjaśnić tę ciemność:D

      “Widzę ciemność, ciemność widzę..” – to z.. klasyki:)

      pozdrowienia

  2. Tadek    

    informacja — podstawową jednostka informacji w fizyce tak jak w informatyce jest bit, bit może być jedynką lub zerem inaczej mówiąc podstawowa jednostka informacji odpowiada na pytanie tak czy nie, w rzeczywistości każda informacja przekazywana przez internet to kombinacja taków i nie-ów w ogromnych ilościach,na przykład każda literka tego tekstu to 8 bitów informacji, z całą pewnością informacja w postaci detekcji neutrina wyemitowanego przez czarną dziurę w odpowiednim odcinku kąta sferycznego w jednostce czasu zaleznej od dostepnego stopnia dyskretyzacji sygnału będzie jedynką, zaś brak tegoż – zerem. Odczytanie tej informacji bedzie oczywiście niemożliwe, ale czy ktoś doszukoje sie prawideł w dźwięku wiatru szumiącego w gałęziach drzew ? A to tez są informacje 😉 . Pozdrawiam

    1. mario    

      no proszę — Hmmm a ja mam prośbę. Możecie mi podać jakieś linki co informacji nt czarnych dziur. Najlepiej po polsku i coś co opisuje problem bardziej szeroko nie ograniczając się tylko i wyłącznie do zagadnień czysto fizycznych.

      Najlepiej wyślijcie na mejla będę gorrrąco wdzięczny 😉

      Z góry dziękuje, googla mam w pracy więc nie za bardzo moge wyszukiwać, a w domu przez modem to drogo 🙂

  3. Michał M.    

    Konferencja prasowa? buhahahaha — W świecie nauki istnieje taki zwyczaj, że jeśli dojdzie się do jakichś wyników, jakichś wniosków, to publikuje się pracę naukową w czasopiśmie naukowym lub przedstawia swoje wyniki na konferencji. Jeśli wyniki są szokujące, ciekawe, zmieniające poglądy na pewne sprawy, to rozpoczyna się burza. Dyskusje trwają na sesji konferencyjnej, w czasie przerwy na kawę, w hotelach i akademikach gdzie mieszkają uczestnicy oraz w pubach w całym mieście. Pije się wino (jeśli to Francja), piwo (jeśli to Niemcy) i omawia wynik. Taki jest urok konferencji naukowych.

    Natomiast ogłoszenie wyników na konferencji prasowej, jak to zrobił Hawking, świadczy tylko o słabości. Słabości uczonego i słabości koncepcji, które promuje (brzydkie słowo, wiem). W najlepszym wypadku o strachu uczonego.

    Ogłosić szokujący wynik na konferencji to jak zmierzyć się z bokserem w tej samej kategorii wagowej. Ogłosić na konferencji prasowej to jak uderzyć dziecko. Jeśli przegra się na ringu – nie jest to żaden wstyd. Jeśli bije się dziecko – wstyd jest od samego początku.

    1. Jaro    

      Czemu odrazu błędu Michale? — Niech ustosunkują się inni uczeni,spokojnie.

      1. Michał M.    

        Pewnie, poczekajmy na poważną dyskusję

        > Niech ustosunkują się inni uczeni,spokojnie.

        Oczywiście, ja też czekam na poważną dyskusję, popartą zweryfikowanymi przez innych uczonych obliczeniami. Na razie jednak to jest informacja mocno niewiarygodna.

        I nie ukrywam tu, że nie przepadam za stylem Hawkinga. Czytałem “Krótką historię…” i odniosłem wrażenie, że gość mówi tam cały czas: “Tak jest bo JA tak mówię” 😉

        pozdrawiam

    2. sfetr    

      Aparat matematyczny — Zgadzam się z Michałem. Bez matematycznego zaplecza Hawking może równie dobrze twierdzić, że w środku czarnej dziury jest nadzienie pączka. 😉

      1. Karol Langner    

        mniaaam — ta koncpepcja mi się bardzo podoba 😀 nagle czarne dziury stały się w moich oczach bardzo atrakcyjne

      2. MarCas    

        Zupelnie nienaukowo 😉 — Witam!

        > …w środku czarnej dziury jest nadzienie pączka. 😉

        Miejmy nadzieje, ze z czarnej dziury moze sie jednak cos wydostac. Na przyklad takie nadzienie – mniam… 😉

        Pozdrawiam
        MarCas

      3. Karol Langner    

        Apetyt Matematyczny — _taki_ aparat metematyczny to wytwarza we mnie apetyt matematyczny

  4. Erwin    

    problem z czarną dziurą — Myślę,że mechanizm czarnej dziury jest zupełnie inny niż to przedstawiają fizycy z Hawkingiem na czele.Wszyscy upierają się,że Czarna dziura posiada tak potężną grawitację że nic nawet światło nie może się wydostać z pod jej wpływu.Mechanizm może być jednak o wiele prostszy.Zanim czarna dziura stanie się tym czy się stała przechodzi różne koleje losu. Zaczyna od gwiazdy ciągu głównego,potem wybucha jako supernowa żeby stać się gwiazdą neutronową ,która z kolei przekształca się gdy warunki ku temu sprzyjają w czarną dziurę.Szkoda że nikt nie zauważył,że już na etapie gwiazdy neutronowej przestają zachodzić wszelkie reakcje jądrowe ,bo już nie ma mowy o żadnych pierwiastkach.Są tylko same neutrony które grawitacja trzyma w kupie.Dalsze zapadanie się gwiazdy neutronowej w czarną dziurę jest oczywiście możliwe ale o produkcji promieniowania nie może być mowy.Dlatego taki obiekt kosmiczny nie może świecić.

    1. at    

      nie ma żadnego problemu — Hilbert nie potrafił rozwiązywać równań i spartolił oryginalne rozwiązanie Schwarzschilda.
      Ustalił tam sobie z góry jedną nieznaną funkcję, którą trzeba było normalnie wyliczyć z równań, uwzględnić warunki brzegowe, itd.

      Wielu innych matematyków poprawnie rozwiązało ten problem, i wszyscy potwierdzili rozwiązanie Schwarzchilda (to oryginalne). Tam nie żadnych czarnych dziur, ani horyzontów – pole jest ciągłe i gładkie w całej przestrzeni: r=(0,oo); na sferze: r = rs = 2GM/c2 nie ma nic szczególnego.

      Jaka jest odległość do centrum z horyzontu (w tej standardowej metryce, czyli z błędem Hilberta), czyli długość odcinka pomiędzy koordynatami: r=0 do rs?
      Normalnie ciemnogród…

      1. Erwin    

        Co z tą czarną dziurą? — Doniesienia prasowe wskazują,że naukowcy są podzieleni odnośnie istnienia tych zagadkowych obiektów.Część naukowców twierdzi że czarne dziury są inni że ich nie ma albo mają inne właściwości niż im się przypisuje.

        Na pewno nie mogą mieć żadnego pola magnetycznego,gdyż nośnikami tego oddziaływania są fotony.Powinny jednak być ciałem materialnym choć o niewielkich rozmiarach.Gdyby materia w cz.d. zamieniała się w czystą energię,wtedy taki obiekt nie miałby grawitacji a niewątpliwie grawitację ma.Twierdzą że takie ciało ma nieskończoną gęstość a za chwilę podają jej masę-czysty nonsens.Co więc z tą Czarną Dziurą?

        1. at    

          nic nowego od 200 lat — Są również doniesienia o UFO, o duchach, cudach… i świętych papieżach.

          Z obserwacji wynika, że zbyt masywne Gwiazdy raczej ‘wybuchają’, zamiast się zapadać grawitacyjnie.

          Światło nie zwalnia w OTW, co nawet tak można to wyliczyć:
          dylatacja czasu do zera i światło stoi – tak?
          Ale przecież odległości się zmieniły – jak?

          Nieskończoności nie istnieją w naturze, więc nie martw się – nie znajdziemy czarnych dziur w kosmosie.

          Kwazary, pulsary i przypadki w centrach galaktyk, to zupełnie coś innego…

        2. Erwin    

          Czarnej dziury ….ciąg dlaszy — Czasami mam wrażenie,że niektórzy z autorów opisujących właściwości cz.d. nie rozumieją co piszą.Może być również i to że mój aparat rozumowy jest zbyt skromny w porównaniu do z ich geniuszem.Jeśli czarna dziura ma tak silną grawitację,że nawet światło nie może się z niej wydostać to jakim cudem wydostają się z niej fale grawitacyjne tego już żaden autor nie wyjawia a szkoda.

        3. at    

          fale mogą — Fala dźwięku biegnie w atmosferze w górę.
          Prędkość dźwięku 300 m/s = 0.3km/s, a prędkość ucieczki z Ziemi aż 11km/s, czyli dźwięk wzniesie się z kilkuset metrów, a potem spadnie?

          Albo prąd elektryczny. Stawiamy przewód pionowo. Prędkość elektronów w przewodzie z prądem o natężeniu kilku amperów to zaledwie mm/s, czyli prąd nie przepłynie nawet metra w górę – spadnie z hukiem… z powrotem do akumulatora.

          Einstein założył sobie, że światło to cząstki, a nie fale, więc teraz wyliczają głupoty.

        4. remi    

          FALE a fale to dwie różne FaLe — 1) Fakt, że prąd płynie w górę z podaną przez at prędkością tak naprawdę świadczy tylko o tym, że istnieje siła, która równoważy siłę grawitacji. A jak obwód zostanie przerwany, albo “skończy” się źródło napięciowe albo prądowe, zależy jakiego użyto, to prąd nie popłynie.
          2) Nie sprawdziłeś czy dźwięk rozchodzi się z taką samą prędkością w górę co w dół. Po za tym natężenie zaniknie tak czy inaczej.
          3) Jak by nie patrzeć, ale dźwięk jest zawsze falą, a światło nie, i to nie jest założenie Einsteina, tylko wniosek poparty zjawiskiem fotoelektrycznym zewnętrznym, wewnętrznym. I te cząstki światła tak czy inaczej mają masę, bo: nie istnieje dla nich układ spoczynkowy, ergo zawsze maję energię kinetyczną, ergo mają masę z równoważności masy i energii.
          4) Nie możemy zastosować równań na dylatację czasu do światła, gdyż nie istnieje dla niego układ spoczynkowy.
          5) Nawet gdyby czarna dziura była w postaci czystej energii, to energia też zakrzywia czasoprzestrzeń, tworząc wokół czarnej dziury pole grawitacyjne.

        5. at    

          czysta forma Wikacego też istnieje fizycznie?

          > 1) Fakt, że prąd płynie w górę z podaną przez at prędkością tak
          > naprawdę świadczy tylko o tym, że istnieje siła, która równoważy siłę
          > grawitacji. A jak obwód zostanie przerwany, albo “skończy” się źródło
          > napięciowe albo prądowe, zależy jakiego użyto, to prąd nie popłynie.

          Tak. Wystarczy siła – nie ma tu znaczenia prędkość ucieczki;
          z Ziemi też można wyjść, i oddalić dowolnie daleko, lecąc stale z prędkością 5km/godz.

          > 2) Nie sprawdziłeś czy dźwięk rozchodzi się z taką samą prędkością
          > w górę co w dół. Po za tym natężenie zaniknie tak czy inaczej.
          Dźwięk oczywiście rozprasza się w górę (szybciej niż 1/r^2), a dół skupia – tak samo jak światło, i dowolne fale.

          > 3) Jak by nie patrzeć, ale dźwięk jest zawsze falą, a światło nie,
          > i to nie jest założenie Einsteina, tylko wniosek poparty zjawiskiem
          > fotoelektrycznym zewnętrznym, wewnętrznym. I te cząstki światła tak
          > czy inaczej mają masę, bo: nie istnieje dla nich układ spoczynkowy,
          > ergo zawsze maję energię kinetyczną, ergo mają masę z równoważności
          > masy i energii.

          Zjawisko fotoemisji w ogólnej wersji wyliczamy z fal e/m (z fotonów możesz tylko wyliczyć najprostszy przypadek tego zjawiska). Tam występuje silna zależność od polaryzacji fali, której nie da rady wyjaśnić z modelu korpuskularnego. Reguła hf > Ew to tylko przypadek szczególny i np. za pomocą lasera (światło spójne – faza zachowana) można wybijać elektrony na raty, czyli zwyczajna akumulacja: kilka fotonów o energii poniżej progu, ale suma powyżej (tzw. multiphoton absorbtion).

          > 4) Nie możemy zastosować równań na dylatację czasu do światła,
          > gdyż nie istnieje dla niego układ spoczynkowy.

          Układy współrzędnych są zawsze wyznaczone za pomocą obiektów materialnych. Stawianie układu wprost w przestrzeni to już standardowy błąd; wtedy mierzysz prędkość względem przestrzeni – i właśnie tak mierzyli w średniowieczu (pewnie dlatego Ziemia musiała być w spoczynku).

          > 5) Nawet gdyby czarna dziura była w postaci czystej energii, to
          > energia też zakrzywia czasoprzestrzeń, tworząc wokół czarnej dziury
          > pole grawitacyjne.

          Nie ma samej energii, to jest cecha podobnie jak kolor, długość, wzrost, okres czasu, prędkość… zawsze dotyczą czegoś – jakiegoś ciała lub kilku.

          Przestrzeń i krzywizna w otw to elementy opisu, pojęcia matematyczne w teorii, a nie twory fizyczne w kosmosie. Planety po prostu są – tu i tam, takie i takie. Nie są zanurzone w przestrzeni – jest odwrotnie: one swoją obecnością generują to co nazywasz przestrzenią.

        6. remi    

          Nie wiem, nie sprawdzałem 😀 spytaj sie Wikacego. — 1)
          > Tak. Wystarczy siła – nie ma tu znaczenia prędkość ucieczki;
          > z Ziemi też można wyjść, i oddalić dowolnie daleko, lecąc stale z
          > prędkością 5km/godz.

          To po co wcześniej podajesz argument płynięcia prądu pod górę??

          2)
          > Dźwięk oczywiście rozprasza się w górę (szybciej niż 1/r^2), a dół
          > skupia – tak samo jak światło, i dowolne fale.

          J/w: Po co używasz nieadekwatnych argumentów do uwowodnienia za wszelką cenę swoich tez??

          3)
          > Reguła hf > Ew to tylko przypadek szczególny (…)

          Światło to już nie fala e-m sama w sobie. To też fotony. Świadczy o tym nie tylko ten jeden przypadek lasera czy fotokomórki, ale też mnóstwo innych, jak na przykład grawitacyjne zakrzywienie torów promieni świetlnych, albo rozkład energii promieniowania ciałą doskonale czarnego. Bez założenia, że światło to strumień fotonów cała teoria kwantowa i wszystko co na niej stoi ginie.
          Czarna dziura to obiekt matemetyczny. Tak jak kwadrat albo kula. Może i nie istnieją czarne dziury, ale napewno nie dlatego, że do ich opisu używa się światła w postaci cząstek. A już na pewno istnieją obiekty podobne do czarnych dziur.

          4)
          > Układy współrzędnych są zawsze wyznaczone za pomocą obiektów
          > materialnych. Stawianie układu wprost w przestrzeni to już
          > standardowy błąd; wtedy mierzysz prędkość względem przestrzeni –
          > i właśnie tak mierzyli w średniowieczu (pewnie dlatego Ziemia
          > musiała być w spoczynku).

          Załóżmy, że istnieje własny układ odniesienia fotonu. W tym układnie ma on masę równą masie spoczynkowej, czyli zerową. Wynkika z tego, że foton nie istnieje. Czyli nie istnieje też ten układ, bo był on związany z fotonem. Teza istnienia własnego ukłądu odniesienia fotonu odalona przez doprowadzenie do sprzeczności.
          Gdyby istniał układ odniesienia związany z fotonem, poruszał on by się w nim z zarową prędkością. a to jest sprzeczne z podstawowym założeniem STW. I jak zauważyłeś, w takim układzie czas stałby w miejscu, co jest bezsensowne.

          5)
          > Nie ma samej energii, to jest cecha podobnie jak kolor, długość,
          > wzrost, okres czasu, prędkość… zawsze dotyczą czegoś – jakiegoś
          > ciała lub kilku.

          Drobne nieporozumienie ;D Oczywiście masz rację. Wcześniej Erwin powiedział, że
          > Gdyby materia w cz.d. zamieniała się w czystą energię, wtedy taki
          > obiekt nie miałby grawitacji a niewątpliwie grawitację ma.
          co nie jest prawdą bo i energia zakrzywia czasoprzestrzeń.Dlatego na początku wypowiedzi dodałem “nawet gdyby”. Ale dzięki za dokładność.

        7. at    

          czyste… dziury

          > To po co wcześniej podajesz argument płynięcia prądu pod górę??

          Chodzi o to że prędkość ucieczki nie wystarczy do zatrzymania… horyzont zdarzeń to fikcja (a konkretnie – błąd w obliczeniach).

          > 2)
          >> Dźwięk oczywiście rozprasza się w górę (szybciej niż 1/r^2), a dół
          >> skupia – tak samo jak światło, i dowolne fale.
          >
          > J/w: Po co używasz nieadekwatnych argumentów do uwowodnienia za
          > wszelką cenę swoich tez??

          Pokazuję, że tu nie chodzi o krzywienie przestrzeni, bo to tylko zapis geometryczny tego efektu.

          > Światło to już nie fala e-m sama w sobie. To też fotony.

          Fotony rejestrujesz – to jest zdarzenie, zjawisko, a nie obiekt.
          Biegną tylko fale…

          > Bez założenia, że światło to strumień fotonów
          > cała teoria kwantowa i wszystko co na niej stoi ginie.

          Nic nie zginie, bo nic nowego nie odkryto, ani nie wyjaśniono za pomocą teorii kwantowej – to tylko obraz statystyczny różnych procesów, stanów.
          Promieniowanie ciał wyprowadzamy z oscylacji sieci atomów/jonów, a nie z pudła z fotonami.
          Statystyka Bosego – czego ona dotyczy?
          Obiektów nierozróżnialnych – a widziałeś takie?
          Pewnie że nie, bo realne obiekty zawsze są rozróżnialne – nawet identyczne!

          > Gdyby istniał układ odniesienia związany z fotonem, poruszał on by
          > się w nim z zarową prędkością. a to jest sprzeczne z podstawowym
          > założeniem STW. I jak zauważyłeś, w takim układzie czas stałby w
          > miejscu, co jest bezsensowne.

          O fotonach było – nie jest obiektem fiz. więc nie lata.

          >> Gdyby materia w cz.d. zamieniała się w czystą energię, wtedy taki
          >> obiekt nie miałby grawitacji a niewątpliwie grawitację ma.
          > co nie jest prawdą bo i energia zakrzywia czasoprzestrzeń.Dlatego na
          > początku wypowiedzi dodałem “nawet gdyby”. Ale dzięki za dokładność.

          Gdyby woda była sucha, wtedy i tak byśmy ją pili… nawet gdyby nie była już ciekła, hehe!

          Dziura to dziura, a ta z otw jest dość zabawna: dziura zawsze musi być w czymś, no i ona jest dziurą w przestrzeni, czyli tam wewnątrz nie ma nawet przestrzeni: miejsce wyparowało – anihilacja geometrii… dlatego ma tylko jedną stronę – zewnętrzną (tam nie można wpaść – nie ma wnętrza!)

Komentarze są zablokowane.