Stephen Hawking suri täna (14. märtsil), jättes endast maha tohutu pärandi töö astrofüüsiku, teaduskommunikaatori, aktivisti ja popkultuuri imetluse tegelasena. Ja tema surma päeval jääb vastuseta küsimus, mille ta tõstatas ja mille kallal ta töötas kuni oma elu viimaste aastateni: Kas tõesti võib teave universumile kaduda?
Hawkingi kuulsaim raamat "Black Hole Explosions?", Mis avaldati 44 aastat tagasi 1974. aastal, võttis kogu mustade aukude mõiste alla, nagu füüsikud olid neist varem aru saanud. Ja see oli Hawkingi esimene lahmimine selle põhiküsimuse juures.
"Klassikaliselt peaks must auk olema" täiesti külm "selles mõttes, et see imab endasse kõike, kuid ei eralda midagi. Nii mõisteti neid 1970ndate alguses," kirjutas Chicago Loyola ülikooli füüsik Robert McNees e-kirjas .
Niisugune must auk ei kiirga energiat ja ükskõik milline ei pääse sellest välja. See oleks lihtsalt… olemas, külm, vaikne ja igavene. Hawkingi paber tegi mustad augud elavaks - ja võib-olla ka surelikuks.
"Kui Stephen kaalus kvantmehaanilisi efekte 70-ndate keskel, avastas ta, et mustad augud peaksid põhimõtteliselt kiirgama justkui termiliste objektidena," ütles McNees Live Science'ile. "Kui nad kiirgavad energiat, siis nende mass väheneb. Ja ta leidis, et kui see juhtub, siis kahanedes nende temperatuur tõuseb ja nad kiirgavad veelgi kiiremini."
Lõpuks kaob võib-olla must auk täielikult või kahaneb väikseks nubbiniks. Ilma relatiivsusteooria ja kvantmehaanika täieliku ühitamiseta kvantgravitatsiooni robustses teoorias (mida füüsikud nimetavad "kõige teooriaks") jääb selle musta augu aurustumise viimane etapp mõistatuseks.
"Probleem on selles, et tema arvutuste kohaselt on radiatsioon täiesti termiline. See ei säilita mingit teavet musta augu moodustanud materjali oleku kohta ja see rikuks kvantmehaanika põhireeglit," kirjutas McNees .
Kvantfüüsika eeldab, et iga osakese kogu tulevikku ja minevikku peaks põhimõtteliselt olema võimalik aheldatud, põhjuslike ja tõenäosuslike sündmuste seeria vahel välja selgitada ja siduda. Kuid kui must auk vabastab diferentseerumata osakeste supi koos nende andmetega - nende ajalooga -, siis neid nõudeid saab taastamatult kustutada, siis on see nõue põhimõtteliselt rikutud.
"musta augu teabe paradoks" ja katsed seda lahendada on ajendanud suure osa tööst kvantgravitatsiooni saavutama alates selle esimesest liigendusest, "kirjutas McNees.
Hawking oli 1974. aastaks juba saavutatud füüsik. Ja paljud põgusad elulood viitavad sellele, et pärast tema 1988. aasta populaarteadusliku raamatu "Lühike ajaloo ajalugu" avaldamist oli tema tähtsaim teadustöö selja taga. Kuid Hawking jätkas märkimisväärsete ja vastuoluliste teadustööde koostamist alles hiljuti, sel kümnendil, jagunedes aastakümneid varem kasutusele võetud paradoksiga.
Kõige dramaatilisem hilisest karjäärist koosnev paber, mille Hawking kirjutas, pakkus välja mustad augud, kuna neist on klassikaliselt aru saadud, et neid pole üldse olemas.
2014. aastal avaldatud väljaandes "Teabe säilitamine ja ilmateade mustade aukude jaoks" soovitas ta, et "sündmuste horisonti" mustade aukude ümber, punktist, millest kaugemale isegi valgus ei pääseks, tegelikult ei eksisteeri. Tema asemel kirjutas ta lihtsalt lõksus oleva valguse "nähtava" horisondi, mis võib hääbuda ja võimaldada valgust põgeneda.
"Sündmushorisondi puudumine tähendab, et puuduvad mustad augud - režiimide mõttes, kust valgus ei pääse lõpmatuseni," kirjutas Hawking.
Samuti pakkus ta välja mõned põhimõttelised kontseptuaalsed probleemid, mis on seotud paljude füüsikute poolt mustadele aukudele omistatud tunnustega, näiteks "tulemüüridega" nende piiride ümber, mis hävitavad siseneda üritavaid vaatlejaid.
See polnud Hawkingi viimane sõna teaduses. Veel hiljuti, 2016. aastal, avaldas Hawking Cambridge'i ülikooli füüsiku Malcolm Perry ja Harvardi ülikooli füüsiku Andrew Stromingeri juures ajakirja "Pehmed juuksed mustal augul".
Uurimisrühm väitis, et mustad augud on ümbritsetud "pehmete" või nullenergiaosakestega, mida nad kutsuvad juustele. Nad kirjutasid, et need juuksed salvestavad mustade aukude eralduvate osakeste kadunud teabe "holograafilistele plaatidele", mis asuvad väljaspool mustade aukude piirialasid. Nii et teave on ümberasustatud kujul kunagi tõeliselt kadunud.
"Holograafilise plaadi täielik kirjeldus ja informatsiooniparadoksi lahendamine on endiselt avatud väljakutse, mille lahendamiseks oleme esitanud uued ja konkreetsed tööriistad," kirjutasid nad.
Isegi oma elu lõpupoole jäi Hawking väga paljuks töötavaks teadlaseks, esitades ideid, mis edendasid tema valdkonda, ja ideid, mida tema kolleegid tagasi lükkas.
"Mulle on jäänud mulje, et 2014. aasta paberit ei aktsepteerita laialdaselt. Teisest küljest on 2016. aasta paber, mis on Perry ja Stromingeriga töö, suund, mille kallal inimesed endiselt aktiivselt töötavad," kirjutas McNees.
"Musta augu teabe paradoks on olnud üks määravaid küsimusi kvantgravitatsiooni kallal töötavatele inimestele. Ja kuna see jääb vastuseta, arvan, et see on endiselt kõige huvitavam küsimus, mis kerkis."
