Hawking to lubi dawać pożywkę mediom. Tak właśnie pomyślałem gdy trzeci z rzędu znajomy wysłał mi artykuł z kolejnego portalu ogłaszającego wszem i wobec: czarnych dziur nie ma! Ależ czarne dziury są i mają się dobrze. Może poza tym, że nie są do końca czarne – ale to wiemy od prawie czterdziestu lat.


O tym, że naj­gęst­sze obiekty w kosmosie bywają nieco wypło­wiałe, powia­do­mił nas właśnie Stephen Hawking, już w roku 1974. Stwier­dził wtedy, że efekty kwantowe powodują bardzo słabe paro­wa­nie tych fizycz­nych potworów, które po decy­lio­nie lat mogłoby nawet dopro­wa­dzić do ich znik­nię­cia. Dwa lata później profesor Cam­bridge znów pozwolił sobie na kon­tro­wer­syjną opinię, jakoby Bóg nie tylko grał z wszech­świa­tem w kwantowe kości, ale również czasami zrzucał je ze stołu. Innymi słowy nauko­wiec, roz­wa­ża­jąc losy obiektu wpa­da­ją­cego za horyzont zdarzeń, doszedł do wniosku, że uległby on kom­plet­nemu i nie­od­wra­cal­nemu znisz­cze­niu. Infor­ma­cja o tym przed­mio­cie i jego cechach byłaby według Hawkinga wyka­so­wana z pamięci kosmicz­nego kom­pu­tera, a kosz opróż­niony. W ten sposób roz­po­czął on, trwającą po dzień dzi­siej­szy dysputę nad tzw. para­dok­sem infor­ma­cyj­nym. Choć brzmi niezbyt spek­ta­ku­lar­nie, dotyczy on ele­men­tar­nych praw rzą­dzą­cych wszech­świa­tem.

Spór toczył się w spo­koj­nym tempie aż do roku 2012. Dosko­nale to pamiętam, gdyż zaraz po tym jak ukoń­czy­łem swój tekst Wszystko co chcie­li­by­ście wiedzieć o czarnych dziurach, okazało się, że właśnie uległ on dez­ak­tu­ali­za­cji. Wszystko za sprawą Józefa Pochlin­skiego z Uni­wer­sy­tetu Santa Barbara, suge­ru­ją­cego zupełnie inną niż dotych­czas uważano postać hory­zontu zdarzeń. Z pro­mie­nio­wa­niem Hawkinga czy bez, przez dzie­siątki lat zakła­dano, że prze­kro­cze­niu hory­zontu nie towa­rzy­szą żadne szcze­gólne zjawiska. Owszem, nie­szczę­sny obiekt zacząłby ulegać “spa­ge­ty­za­cji” i nie miałby żadnej moż­li­wo­ści powrotu; ale sam moment wlotu za tę granicę nie wiązałby się z żadnymi per­tur­ba­cjami. Pochlin­ski pogłów­ko­wał i doszedł do wniosku, że tak nie może być – horyzont to nie jakaś mate­ma­tyczno-fizyczna pułapka, ale… ściana. Nawet ściana ognista. Nie ma żadnego roz­cią­ga­nia ani destruk­cji wewnątrz czarnej dziury, być może nie ma nawet oso­bli­wo­ści. Ude­rza­jąc w swoisty firewall, obiekt zostaje roz­sma­ro­wany, znie­kształ­cony i zwęglony. Wybór dla poten­cjal­nej ofiary pre­zen­tuje się więc nastę­pu­jąco: może zostać ona zmiaż­dżona w oso­bli­wo­ści lub spalona na ognistej zaporze. Teoria fire­walli roz­po­częła w śro­do­wi­sku astro­fi­zy­ków nową dyskusję, w której natu­ral­nie nie mogło zabrak­nąć głosu z syn­te­za­tora.

Co wła­ści­wie powie­dział Stephen Hawking? Niewiele. (Sedno swojej idei, profesor wyłusz­czył za pośred­nic­twem serwisu arxiv, do którego odsyłam.) Na dobrą sprawę Bry­tyj­czyk rzucił rękawicę szybko nabie­ra­ją­cym popu­lar­no­ści fire­wal­lom, sta­wia­jąc przeciw niej własne, na razie pozba­wione wyraź­nych konturów, domnie­ma­nia. To dość istotne, bo jeżeli badacz nie trzyma w rękawie jakiegoś nauko­wego asa, jego wypo­wie­dzi nie wolno trak­to­wać w kate­go­rii poważnej teorii. Zwłasz­cza, że nawo­ły­wa­nie do rezy­gna­cji, z głęboko zako­rze­nio­nej w fizyce, kon­cep­cji hory­zontu zdarzeń (nazwa­nego już przez Hawkinga hory­zon­tem pozornym), potrze­buje wsparcia naprawdę mocnych argu­men­tów. Jeżeli intuicja nie zawodzi Hawkinga, a tak już kil­ku­krot­nie bywało, czeka nas mały przełom. Być może wkrótce okaże się, że czerń dziur jest jeszcze bardziej wyblakła oraz że istnieje sposób na odzy­ska­nie infor­ma­cji ukrytej pod płasz­czem hory­zontu. Jednak do przy­ję­cia takich twier­dzeń jeszcze daleka droga i mogę iść o zakład, że sprawa nie obe­szłaby żadnego pismaka, gdyby nie wiązała się z nazwi­skiem medial­nego pro­fe­sora.


Pisanie w tym momencie o braku czarnych dziur – zwłasz­cza nagłów­kach por­ta­lo­wych newsów, których czytanie więk­szość osób kończy na pierw­szym akapicie – jest mocno mylące. Prze­ciętny Kowalski z całej afery rozumie tyle, że z jego pinion­dzów jajo­głowi prowadzą badania nad czymś czego nie ma. Wypada wyraźnie zazna­czyć: eks­tre­mal­nie masywne stwory dyry­gu­jące życiem galaktyk istnieją i będą istnieć, nie­za­leż­nie od tego czy okre­ślimy je dziurami czarnymi, szarymi lub różowymi. Wąt­pli­wo­ści budzą jedynie ich egzo­tyczne wła­ści­wo­ści. 


  • Kirk

    Hawking już tyle razy zmieniał zdanie, że nie ma sensu tak się emo­cjo­no­wać. Btw. dobry mem 🙂

    Dobrze gada? Dobre 0 Słabe 0

  • Ano­ny­mous

    “Prze­ciętny Kowalski z całej afery rozumie tyle, że z jego pinion­dzów jajo­głowi prowadzą badania nad czymś czego nie ma.“
    Ależ wielka bije od Ciebie pycha… Miło wiedzieć, że każdy prze­ciętny Kowalski to kretyn-anal­fa­beta, który pojęcie o czym­kol­wiek ma tak samo wielkie, jak Ty o życiu w spo­łe­czeń­stwie.

    Dobrze gada? Dobre 0 Słabe 0

    • http://www.blogger.com/profile/11397196611078180548 Adam Adamczyk

      Nie zawarłem w tekście takiej tezy, ale Twój komen­tarz mógłby ją potwier­dzać.

      Prze­ciętny Kowalski, czy­ta­jący o fizyce tylko wtedy gdy pojawi się jakiś gorący news na dużym portalu, zasad­ni­czo ma gdzieś szcze­góły tego nad czym pracują naukowcy. I słusznie, nie każdy ma obo­wią­zek się wszyst­kim inte­re­so­wać. To przytyk w stronę “dzien­ni­ka­rzy”, którzy nawet naj­bar­dziej błahą infor­ma­cję potrafią zmienić w obja­wie­nie.

      A zacy­to­wane przez Ciebie zdanie nie jest moim wymysłem a para­frazą tego co się właśnie dzieje w komen­ta­rzach pod por­ta­lo­wymi arty­ku­łami. Także radzę więcej myśleć, a mniej pluć jadem.

      Dobrze gada? Dobre 0 Słabe 0

    • MaciejSR

      Ależ więk­szość spo­łe­czeń­stwa to właśnie na pół-anal­fa­beci co zresztą też nieco poka­zu­jesz. Powiem więcej — więk­szość to przed­sta­wi­ciele zaścian­ko­wego myślenia, repre­zen­tu­ją­cego właśnie takie myślenie: “te naukowce moje piniądze trwonią a ja nie mam do dzie­sią­tego!”. Nie trzeba pychy, wystar­czy zajrzeć na onet.
      MAciejSR

      Dobrze gada? Dobre 0 Słabe 0

    • Ano­ny­mous

      MaciejSR ma rację

      Dobrze gada? Dobre 0 Słabe 0

    • Ano­ny­mous

      Gdyby spo­łe­czeń­stwo tak myślało o podat­kach i wydat­kach polskich wady to Warszawa pło­nę­łaby dzisiaj tak jak Kijów niedawno. To tak tylko przy okazji, skoro już takim przy­kła­dem się posłu­ży­li­ście…

      Dobrze gada? Dobre 0 Słabe 0

    • Ano­ny­mous

      Nie wad, a władz. Wybacz­cie lite­rówkę i mnożenie postów.

      Dobrze gada? Dobre 0 Słabe 0

  • Adrian Ramzes

    “(…) w której natu­ral­nie nie mogło zabrak­nąć głosu z syn­te­za­tora.” — roz­bro­iło mnie :p

    Dobrze gada? Dobre 0 Słabe 0

  • http://www.blogger.com/profile/10794809137083463607 Sergi

    Kon­cep­cja fire­walli jest — z tego co rozumiem — całkiem sensowna, ale przecież ona nie zmienia tego co wiemy o czarnych dziurach. Infor­ma­cje są tracone tak czy inaczej a za hory­zon­tem zdarzeń/pozornym nic nie widzimy (i z tego względu trudno stwier­dzić czy to pro­mie­nio­wa­nie tam jest). Dlatego kom­plet­nie nie­po­jęte dla mnie jest, jak z takiej drob­nostki można zrobić bombę, że “czarnych dziur nie ma”.

    Dobrze gada? Dobre 0 Słabe 0

    • http://www.blogger.com/profile/11397196611078180548 Adam Adamczyk

      Sensowna czy nie, Hawking jako alter­na­tywę przed­sta­wił czarną dziurę bez hory­zontu zdarzeń w obecnym rozu­mie­niu. Obiekt miałby wpadać na horyzont pozorny, ale infor­ma­cja o nim po jakimś czasie miałaby wracać z powrotem. To jednak tylko luźna kon­cep­cja, którą na dzień dzi­siej­szy nie warto sobie zawracać głowy.

      Dobrze gada? Dobre 0 Słabe 0

  • Ano­ny­mous

    A mógłby ktoś wytłu­ma­czyć mi ten efekt pro­mie­nio­wa­nia Hawkinga i wyni­ka­jąca z niego teorie paro­wa­nia czarnych dziur?
    Z tego co czytałem wynika, iż na granicy hory­zontu mają powsta­wać pary cząstka-anty­cząstka, z czego anty­cząstka za hory­zon­tem, a cząstka przed. Z tego prosty wniosek, cząstka pro­mie­niuje, a anty­cząstka ani­hi­luje wewnątrz czarnej dziury zmniej­sza­jąc jej masę. Problem w tym, że dla mnie to rozu­mo­wa­nie nie ma sensu.
    Po pierwsze. Skoro we wszech­świe­cie ciągle powstają takie pary to układ odwrotny ma takie samo praw­do­po­do­bień­stwo powsta­nia, tzn cząstka za hory­zon­tem, anty­cząstka przed. Ilość tych zdarzeń powinna przy dużej próbie się rów­no­wa­żyć. Tak więc paro­wa­nie czarnych dziur nie powinno mieć miejsca.
    Po drugie czarne dziury powinny pro­mie­nio­wać również anty­cząst­kami.

    Pozdra­wiam

    Dobrze gada? Dobre 0 Słabe 0

    • http://www.blogger.com/profile/11397196611078180548 Adam Adamczyk

      https://www.kwantowo.pl/2012/08/wszystko-co-chcielibyscie-wiedziec-o_3.html
      Nie ma to zna­cze­nia czy zostanie wchło­nięty dajmy na to elektron czy pozyton. To czy cząstka jest “anty” zależy od naszego subiek­tyw­nego wyobra­że­nia — równie dobrze możemy mieć do czy­nie­nia z dwoma fotonami, które są same dla siebie anty­cząst­kami. Grunt, że nie może dojść do ani­hi­la­cji bo jedna z cząstek ucieka w prze­strzeń już nie jako cząstka wir­tu­alna a rze­czy­wi­sta.

      Dobrze gada? Dobre 0 Słabe 0

  • Janusz Szczą­chor

    Oryginał pracy niestety po angiel­sku Commun.math. Phys.43,199–220(1975). Po polsku jest bele­try­styczna wersja w “Krótka historia Stephena Hawkinga” Kitty Ferguson, strony 99–102. Ale uwaga w tekście jest napisane, że cząstka może mieć energię ujemną, co nie jest prawdą. Ta pani nie zna rela­ty­wi­stycz­nej mecha­niki kwan­to­wej i nie rozumie modeli kwan­to­wych uży­wa­nych przez fizyków, w tym przez Hawkinga.

    Na 202 stronie pracy Hawking pisze co nastę­puje.

    „Zaraz na zewnątrz hory­zontu zdarzeń będą się pojawiać pary wir­tu­al­nych cząstek, jedna o energii ujemnej, a druga o energii dodat­niej. Cząstka o ujemnej energii znajduje się w rejonie kla­sycz­nie zaka­za­nym, ale może tune­lo­wać przez horyzont zdarzeń do rejonu wewnątrz dziury, gdzie wektor Killinga repre­zen­tu­jący trans­la­cje w czasie jest prze­strzenny. W tym rejonie ta cząstka może istnieć jako rze­czy­wi­sta cząstka o cza­so­po­dob­nym wektorze pędu pomimo tego, że jej energia względem nie­skoń­czo­no­ści mierzona za pomocą wektora prze­su­nię­cia w czasie Killinga jest ujemna. Ta druga cząstka z pary mająca dodatnią energię może uciec do nie­skoń­czo­no­ści, gdzie stanowi część pro­mie­nio­wa­nia ter­micz­nego .… .“ I dalej Hawking wyjaśnia, że „Ta kreacja par cząstek jest wprost ana­lo­giczna do tej wywo­ły­wa­nej przez głęboką studnię poten­cjału w płaskiej prze­strzeni [patrz pod­ręcz­nik Bjorkena i Drella]“

    Roz­wią­za­nia równań kwan­to­wych o ujemnych ener­giach używa się jako repre­zen­tan­tów anty­czą­stek w oparciu o teorię Stüc­kel­berga-Feynmana do opisu oddzia­ły­wań par cząstka-anty­cząstka, gdyż inaczej tego się nie da. Można też postąpić na odwrót, to tylko taka histo­ryczna zaszłość. W każdym razie obie cząstki mają zawsze energię dodatnią.

    To co napisał Hawking można zro­zu­mieć w ten sposób, że przed hory­zon­tem zdarzeń w wyniku wpływu czarnej dziury na próżnię nastę­puje kreacja pary wir­tu­al­nych cząstek. Gdy jedna z nich w wyniku zjawiska tune­lo­wa­nia wpadnie do jej wnętrza, to kosztem energii czarnej dziury obie stają się rze­czy­wi­ste (tj. nabywają energii większej od zera, mają masę spo­czyn­kową różną od zera), a druga ucieka do nie­skoń­czo­no­ści (tzn. uwalnia się spod wpływu czarnej dziury).

    Dobrze gada? Dobre 0 Słabe 0