Divi pētnieki paziņoja par nodomu piedalīties sacensībās, lai atrisinātu melno caurumu informācijas paradoksu, kurā visas teorētiskās fizikas ir iesaistītas jau daudzus gadus, izmantojot jaunu instrumentu - lāzeri.
Tātad, ko lāzeri var izdarīt ar melniem caurumiem? Protams, tas nav mazās ierīces, kuru palīdzību daudzi kaķi izklaidē, tas ir lāzera starojums, kā fizikas pamatkoncepcija, un tās pielietošana melnajā caurumā izzūdošajai informācijai.
Vārdi “lāzers” parasti ir saīsinājums, tas nozīmē „spīduma pastiprināšanu ar stimulētu emisiju” (gaismas pastiprināšana ar stimulētu starojumu). Vienkāršākajā formā lāzera starojumu rada fotona mijiedarbība ar ierosinātu atomu, kas to kopē un tādējādi rada mirdzumu. Šādā procesā tiek radīti kolimēti saskaņoti gaismas stari, ko plaši izmanto komunikācijā, rūpniecībā un izklaidē.
Chris Adami
Mičiganas Universitātes fizikas skolotājs Chris Adami salīdzina lāzeru ar kopētāju, kas var izgatavot divas identiskas kopijas. Ja mēs šo mehānismu piemērosim notikumu horizontam, pēc Adami domām, mēs varam rast risinājumu tā saucamajam „uguns sienas paradoksam” uz melno caurumu robežas.
Klasiskā un Kvantu Gravitācijas 7. aprīļa izdevums publicēja Chris Adami un Greg Veg Stig (Greg Ver Steeg) kopīgu rakstu no Dienvidkalifornijas Universitātes Losandželosā, pamatojoties uz šo pētījumu. Ugunsgrēks (ugunsmūris) nekļuva par vispārēji atzītu risinājumu fizikas pasaulē vairāk nekā gadu desmitiem ilgušās debatēs par informāciju, kas izzūd melnajos caurumos.
Septiņdesmitajos gados slavenais melnais caurums pētnieks Stephen Hawking pieņēma, ka melnie caurumi nav tik melni. Saskaņā ar Hawking viedokli par kvantu fiziku, pēkšņi parādās virtuālo daļiņu pāri, kas viens otru iznīcina un pēc tam ātri izzūd. Un tieši pasākuma horizonta malā ir punkts, kur telpas laika izkropļojums ir tik spēcīgs, ka pat radiācija nevar izvairīties no melnā cauruma kontroles. Līdz ar to virtuālo daļiņu var iesprostot tā, kā tas bija, un izvairīties no tā „partnera” iznīcināšanas, tādējādi kļūstot par īstu un no melna cauruma uzņemot nelielu materiāla gabalu.
Šī mazā „masas iztvaikošana” tika saukta par Hawking radiāciju un radikāli mainīja mūsu skatījumu uz melnajiem caurumiem - izrādās, ka tie iztvaiko un agrāk vai vēlāk (atkarībā no masas) pazūd. Izrādījās, ka melnie caurumi nav tik pastāvīgi, kā mēs reiz domājām.
„Hawking radiācijas” jēdziens iezīmēja būtisku un neveiksmīgu teorētisku jautājumu, kas virza uz leju, kā melnie caurumi mijiedarbojas ar informāciju. Galu galā, visa informācija, kas iekrīt melnajā caurumā, sabrūk un pazūd, pilnībā iztvaikojot. Un šāds scenārijs pārkāpj mūsu izpratni par to, kā visums fiziski darbojas. Tātad, vai informācija patiešām tiek iznīcināta, vai arī tā kaut kā vēl nav zināma?
Jau vairākus gadu desmitus pretrunām zinātnieku vidū (ieskaitot Hawking un citus galvenos rādītājus) pēdējais sasniegums šajā jautājumā notika 2012. gadā, kad fizika, kuru vadīja Džozefs Polčinskis no Kalifornijas Universitātes Santa Barbara, veica pētījumu par pazušanas paradoksu. Ja melnie caurumi patiešām neiznīcina informāciju, tad kaut kas notiek tieši pie melnā cauruma notikuma horizonta, ko sauc par "uguns sienu".
Šogad Hawking apgalvoja ar apgalvojumu, ka uguns siena ir nevajadzīgs jēdziens un aizstāvēja savu „haosa sienu”, kas nejauši sajauc informāciju (tādējādi pārkāpjot kvantu noteikumus) un mainot notikumu horizonta atrašanās vietu atkarībā no ienākošās informācijas. Hawkinga piedāvātajā scenārijā notikumu horizonts klasiskajā nozīmē nepastāv, to aizstāj ar “redzamo horizontu”.
Protams, tas nav uzvara Hawking vai kāds cits, tikai vēl viena ideja, kas kaut kādā veidā rada līdzsvaru starp acīmredzami pretrunīgām teorijām par informāciju, kas nonāk melnajā caurumā.
Varbūt viss ir pārāk sarežģīts, vai arī mehānismam netika pievērsta pienācīga uzmanība. Tieši šeit parādās Adami ideja par stimulētu emisiju.
Jaunajā televīzijas laidienā Adami runāja par viņa redzējumu par šo jautājumu. Pēc viņa domām, fizika nevar būt konsekventa, neizmantojot A. Einšteina atklāto kopēšanas mehānismu jau 1917. gadā. Pēc viņa teiktā, pirms melnais caurums absorbē visu informāciju, jāizveido tā kopija, kas paliek ārpus tās.
Paul Davis, Arizonas Universitātes teorētiskais fiziķis, atzinīgi novērtēja Chris Adami lēmumu kā pareizu. Viņš piebilda, ka tas bija pārsteidzošs, kā tik daudzus gadus tik vienkārši paslēpts.
Tā kā jautājums ir par melnā cauruma notikumu horizontu, Adami uzskata, ka starojumu rada stimulētais starojums, saglabājot informāciju, kas iekrīt caurumā. Šis starojums atšķiras no Hawking starojuma, kam ir arī vieta.
Piespiedu starojums, saskaņā ar Adami un Vera Stig publikāciju, ir ļoti līdzīgs informācijas kopēšanas procesam: viena daļiņa nonāk, divas iznāk ar tieši tādu pašu kvantu skaitļu kopumu.
Tomēr kvantu pasaulē informāciju nevar pilnībā kopēt (koncepcija, kas pazīstama kā neiespējamības klonēšana), un izrādās, ka spontāna emisija (Hawking radiācija) traucē perfektu klonēšanu, radot nepieciešamo minimālo trokšņa daudzumu.
Zinātnieki apgalvo, ka šis pētījums nav tieši saistīts ar informāciju ārpus melnā cauruma horizonta. Tomēr, tā kā stimulētais starojums joprojām var rasties šajā horizonts, šis risinājums var izrādīties pareizs informācijas paradoksam.
Adami uzskata, ka Stephen Hawking teorija tagad ir papildināta. Pēc viņa domām, melno caurumu teorijas tukšums tagad ir slēgts, kas viņam deva iespēju gulēt naktī.
Tādējādi nākamais jautājums, kas var rasties, ir, kā noteikt šo stimulēto starojumu, ja tas patiešām pastāv?
