Stephen Hawking kuoli tänään (14. maaliskuuta) jättäen taakseen massiivisen perinnön työstä astrofysiikan, tiedeviestinnän, aktivistin ja popkulttuurin ihailun hahmona. Ja hänen kuolemansa päivänä kysymys, jonka hän esitti ja työskenteli elämänsä viimeisiin vuosiin asti, ei ole vastattu: Voiko tieto todella kadota maailmankaikkeudelle?
Hawkingin tunnetuin paperi, "Black Hole Explosions?", Julkaistu 44 vuotta sitten vuonna 1974, otti luukun mustaan reikään, kun fyysikot olivat aiemmin ymmärtäneet ne. Ja se oli Hawkingin ensimmäinen isku tuossa peruskysymyksessä.
"Klassisesti mustan aukon tulisi olla" täysin kylmä "siinä mielessä, että se imee kaiken, mutta ei emittoi mitään. Näin heidät ymmärrettiin 1970-luvun alkupuolella", Chicagon Loyola-yliopiston fyysikko Robert McNees kirjoitti sähköpostissa. .
Tällainen musta reikä ei säteile mitään energiaa, ja mikään asia ei päästä siitä. Se vain olisi olemassa, kylmä, hiljainen ja ikuinen. Hawkingin paperi sai mustat aukot eläviksi - ja mahdollisesti kuolevaiseksi.
"Kun Stephen harkitsi kvanttimekaanisia vaikutuksia 70-luvun puolivälissä, hän huomasi, että mustien reikien pitäisi periaatteessa säteillä kuin ikään kuin ne olisivat lämpökohtaisia esineitä", McNees kertoi Live Science: lle. "Jos ne säteilevät energiaa, niiden massa vähenee. Ja hän huomasi, että kun tämä tapahtuu, kun ne kutistuvat, niiden lämpötila nousee ja ne säteilevät vielä nopeammin."
Lopulta ehkä musta aukko katoaisi kokonaan tai kutistuisi pieneksi nubbiniksi. Ilman suhteellisuussuhdetta ja kvantti mekaniikkaa täysin sovittamatta vankkaan "kvanttipaino" -teoriaan (mitä fyysikot kutsuvat "kaiken teoriaksi"), mustan aukon haihtumisen viimeinen vaihe on edelleen mysteeri.
"Ongelmana on, että hänen laskelmiensa mukaan säteily on täysin lämpöä. Se ei sisällä mitään tietoa mustan aukon muodostaneen materiaalin tilasta, ja tämä rikkoisi kvanttimekaniikan perussääntöä", McNees kirjoitti .
Kvantfysiikka vaatii, että jokaisen hiukkasen koko tulevaisuuden ja menneisyyden tulisi periaatteessa olla mahdollista selvittää ja linkittää joukko ketjuisia, syy-todennäköisiä tapahtumia. Mutta jos musta aukko vapauttaa erittelemätöntä hiukkaskeittoa heidän tietoineen - historiansa kanssa - poistettiin palauttamattomasti, silloin tämä vaatimus rikotaan perusteellisesti.
"" mustan aukon tietojen paradoksi "ja pyrkimykset sen ratkaisemiseksi ovat ajaneet suuren osan työstä kvanttigravitaatiossa siitä lähtien, kun se oli ensin nivelletty", McNees kirjoitti.
Hawking oli jo taitava fyysikko vuoteen 1974 mennessä. Ja monet lyhyet elämäkerrat viittaavat siihen, että hänen vuoden 1988 suositun tieteellisen kirjan "Lyhyt historian historia" julkaistua hänen tärkein tieteellinen työ oli takana. Mutta Hawking jatkoi merkittävien ja kiistanalaisten tieteellisten julkaisujen tuottamista vasta viime vuosikymmenellä, kiusaaen paradoksiin, jonka hän esitti vuosikymmeniä aiemmin.
Dramaattisin myöhäisurainen paperi, jonka Hawking kirjoitti, ehdotti mustia aukkoja, koska niiden on klassisesti ymmärretty, ettei niitä ole ollenkaan.
Vuonna 2014 julkaistussa julkaisussa "Tietojen säilyttäminen ja sääennuste mustille rei'ille" hän ehdotti, että "tapahtumahorisonttia" mustien reikien ympärillä, kohta, jonka ulkopuolelle edes valo ei voinut paeta, ei oikeastaan ole. Sen sijaan, hän kirjoitti, siellä on yksinkertaisesti "näennäinen" loukkuun jääneen valon horisontti, joka voi häivyttää ja antaa valon paeta.
"Tapahtumahorisontin puuttuminen tarkoittaa sitä, ettei mustia aukkoja ole - sellaisten hallintojen kannalta, joista valo ei voi päästä äärettömyyteen", Hawking kirjoitti.
Hän ehdotti myös joitain perustavanlaatuisia käsitteellisiä ongelmia monien piirteiden kanssa, joita fyysikot olivat luonnehtaneet mustiin reikiin, kuten "palomuurit" rajojensa ympärille, jotka tuhoavat havaitsijoita, jotka yrittävät päästä sisään.
Se ei ollut Hawkingin viimeinen sana tieteessä. Vielä vuonna 2016 Hawking julkaisi Cambridge University University fyysikon Malcolm Perryn ja Harvardin yliopiston fyysikon Andrew Stromingerin kanssa paperin, jonka nimi on "Pehmeät hiukset mustilla rei'illä".
Tutkimusryhmä väitti, että mustia reikiä ympäröivät "pehmeät" tai nollaenergiapartikkelit, joita he kutsuvat hiuksiksi. He kirjoittivat, että hiukset tallentavat mustien reikien lähettämät hiukkaset kadonneisiin tietoihin "holografisille levyille" mustien reikien raja-alueiden ulkopuolelle. Joten tietoa siirretään, se ei koskaan häviä todella.
"Täydellinen kuvaus holografisesta levystä ja tietoparadoksin ratkaisu on edelleen avoin haaste, johon olemme esittäneet uusia ja konkreettisia työkaluja, joihin puuttua", he kirjoittivat.
Jopa lähellä elämänsä loppua, Hawking pysyi hyvin työskentelevänä tiedemiehenä, joka esitti aloja, jotka edistivät hänen alaansa, ja ideoita, jotka hänen kollegansa hylkäsivät.
"Mielestäni vuoden 2014 paperia ei hyväksytä laajasti. Toisaalta vuoden 2016 asiakirja, joka on Perryn ja Stromingerin kanssa työskentelyä, on suunta, jolla ihmiset työskentelevät edelleen aktiivisesti", McNees kirjoitti.
"Musta aukon tietojen paradoksi on ollut yksi määrittelevistä kysymyksistä ihmisille, jotka työskentelevät kvanttigravitaation suhteen. Ja koska siihen ei ole vielä vastattu, mielestäni se on edelleen mielenkiintoisin kysymys, jonka herätti."
