Стивън Хокинг има нова изумителна теория за черните дупки - странните космически обекти, които са в основата на впечатляващата му репутация на най-знаменит измежду живите учени. И за да не бъдем погълнати от черната дупка на пълното объркване, нека обясня в детайли за какво става въпрос.
Какво точно представлява черната дупка?
Според теоретичните физици, съществуват региони от пространство-времето (т.е. тъканта, която изгражда цялата Вселена), които са постигнали толкова висока плътност, че огромната им гравитация предизвиква появата на "хоризонт на събитията", отвъд който нищо, дори и светлината, не може да се измъкне. През 1974 г. Стивън Хокинг добавя квантовата механика към цялата картина и така се разразява спор, който не е затихнал и до ден днешен.


И какво му има толкова на кванта?
Работата е там, че квантовата механика не се "погажда" много добре с другата основна теория във физиката, Общата теория на относителността на Айнщайн. И това прави трудни за разбиране ситуации, в които и двете би следвало да важат - като например в черните дупки. Хокинг прилага квантовата теория към черните дупки и осъзнава, че те не са съвсем "черни". Вместо това, те би следвало да излъчват малки количества радиация, което ги кара много бавно да "изветряват" (в случай, че наблизо липсва източник на допълнителен материал, с който да се хранят) - и така, в края на краищата, да се изпаряват.
Добре де, значи черните дупки не са съвсем безсмъртни. И какъв е проблемът?
Теорията за хокинговата радиация също предполага, че когато една черна дупка изчезне, тя отнася всичко погълнато със себе си в небитието. Но от квантова гледна точка това е голям проблем. Законите на квантовата физика гласят, че информацията за материята не може да бъде унищожена при никакви обстоятелства, дори и след като попадне в черна дупка. Други теоретици предлагат разрешение на този "информационен парадокс", като позволят на информацията да избяга от черната дупка чрез процеса й на изпарение. Отначало Хокинг не е бил съгласен - допреди 30 години, когато най-накрая демонстрирал как това е възможно и така признал поражението си в един бас, който бил сключил седем години по-рано с друг един физик на име Ленърд Съскинд. Историческият спор между двамата физици е известен още като "Войната на черните дупки".


Значи сега всички са единодушни за черните дупки?
Де да беше така. През последната година и половина, общността на учените-изследователи на черните дупки, усилено си блъскат главите над наследника на информационния парадокс, известен като "парадокса на огнената стена". Група учени начело с Джоузеф Полчински от Университета на Калифорния в Санта Барбара предполагат, че информацията, която напуска черната дупка, би произвела огромни количества енергия и би образувала огнена стена около хоризонта на събитията, която би погълнала всичко, което преминава през него. Но това би нарушило правилото на Общата относителност, според което прекосяването на хоризонта на събитията би трябвало да настъпи незабележимо - оттам идва и парадоксът.
Говорим за още една битка между квантовата механика и Относителността, нали?
Действително излиза така. Съществуването на огнената стена би означавало, че една от двете теории трябва да е погрешна. Но физиците открай време се опитват да намерят компромис между двете, който да избегне тези "огнени" проблеми. И ето, че сега Хокинг се намесва и заявява, че изходът от тази безизходица е да се откажем от самото явление, което прави черните дупки толкова интригуващи - а именно хоризонта на събитията.


Чакай малко... Това означава ли, че в крайна сметка можеш да се измъкнеш от черна дупка?
Може и да означава. Макар че може и да ни се наложи да се движим със скоростта на светлината. "Липсата на хоризонт на събитията означава, че черни дупки не съществуват - поне не и в смисъла на безкрайно плътни региони, от които светлината никога не може да се измъкне", пише Хокинг в новата си разработка, която той публикува миналата седмица. Вместо това, черните дупки притежават "видим хоризонт" - повърхност, която поглъща светлината, но също може да се различава по форма поради квантови колебания - което отваря вратичка за възможно бягство на светлината.
Ами тогава каква е разликата между двата хоризонта?
Все още не е ясно. Всъщност идеята за видимия хоризонт не е съвсем нова. Хокинг, заедно с Роджър Пенроуз от Оксфордския Университет, и преди е използвал Общата относителност, за да докаже, че двата хоризонта всъщност са идентични. Все пак в най-новата си разработка, той предлага хипотезата, че квантовата механика би могла да разкрие някои разлики помежду им.
Значи това е новият елемент в цялата работа?
Не съвсем. Основният принос на новото изследване е опитът да се използват тези идеи, за да се разреши парадоксът на огнената стена. Като отстраняваме хоризонта на събитията, отменяме и идеята за огнената стена. Това би следвало да предполага, че квантовата информация трябва да може да се губи - но Хокинг казва, че това не е задължително. Той предлага хипотеза, че структурата на черната дупка точно под хоризонта е хаотична, което прави трудна за разчитане излъчената през него информация. С други думи, информацията се губи, в смисъл, че е почти невъзможно да се интерпретира, но в действителност не се унищожава напълно. "То е като да предсказваш метеорологичното време на Земята", пише той. "Не можем да предвиждаме времето с повече от няколко дни напред".
( + )

Прав ли е Хокинг? Разрешен ли е парадоксът?
Разработката на Хокинг е съвсем кратка, само две странички текст и никакви изчисления. Това прави трудно извеждането на твърди заключения, а и някои учени вече изразяват скептицизъм по въпроса. "Не е ясно какво той очаква падащият през хоризонта наблюдател да види по пътя си", казва Полчински. "Изглежда, сякаш се опитва да замени огнената стена със стена от хаос, което не променя нещата кой знае колко". Самюел Браунстейн от Университета на Йорк, който и преди е участвал в дебата за огнената стена, също не е убеден: "Не виждам свидетелства, които ясно да демонстрират, че в цялата тази работа, за която той говори, няма нужда от огнена стена".
Има ли значение дали Хокинг е прав?
Ако черната дупка се характеризира със свойствата, описвани от Хокинг, това едновременно би довело до по-детайлни познания за механизмите на квантовата механика и Общата относителност. "Можем да открием някои нови посоки на развитие на физиката, което в крайна сметка ще има реални последствия върху познанията ни за структурата на Вселената, а оттам и практически последствия", казва Браунстейн. Но разбира се, той допуска и възможността новата хипотеза да се окаже задънена улица.
Дали на Хокинг му пука дали греши?
Никой не обича да греши - включително и Хокинг, като всеки човек. Така например, на 70-тия си рожден ден той заяви, че счита идеята си, че информацията може да бъде унищожавана в черните дупки (която след това се оказа погрешна), като "най-големия си гаф" - поне в научно отношение. Явно всеки голям учен си има своя "голям гаф" - например въведената от Айнщайн космологична константа (която впоследствие се оказва полезна за обясняване на разширението на Вселената, но по начин, който той приживе не е очаквал).
Линк към разработката на Стивън Хокинг: http://arxiv.org/abs/1401.5761
Видео от дискусията след представянето на новата хипотеза:

Разбирането за черните дупки, еволюира в правилната посока.

Препоръчително е всяко следващо откритие или хипотеза да се основава на по-рано направени наблюдения и потвърдени факти - т.е. да се надгражда върху вече постигнатото. Съвсем естествено е Хокинг да търси нови, по-адекватни обяснения за тези явления, възоснова на досега направените открития.