Недавни рад Степхена Хавкинга створио је велику помутњу, чак и водећи Натуре Невс да изјави да нема црних рупа. Као што сам написао у ранијем посту, Хавкинг није баш тврдио. Али сада је јасно да Хавкингова тврдња о црним рупама није исправна, јер парадокс којим покушава да се позабави није уопште парадокс.
Све се своди на оно што је познато као парадокс фиревалл-а за црне рупе. Централна карактеристика црне рупе је њен хоризонт догађаја. Хоризонт догађаја црне рупе у основи је тачка без повратка када се приближавамо црној рупи. У Аинстеиновој теорији опште релативности, хоризонт догађаја је место где су простор и време толико искривљени гравитацијом да никада не можете побећи. Пређите хоризонт догађаја и заувек сте заробљени.
Ова једносмјерна природа хоризонта догађаја дуго је била изазов за разумевање гравитационе физике. На пример, хоризонт догађаја црне рупе чини се да крши законе термодинамике. Један од принципа термодинамике је да ништа не би требало да има температуру апсолутну нулу. Чак и врло хладне ствари зраче мало топлоте, али ако црна рупа зароби светлост, онда не одаје топлоту. Дакле, црна рупа би имала нулту температуру, што не би могло бити могуће.
Затим је 1974. Степхен Хавкинг демонстрирао да црне рупе зраче светлошћу због квантне механике. У квантној теорији постоје ограничења у ономе што се може знати о неком објекту. На пример, не можете да знате тачну енергију објекта. Због ове несигурности, енергија система може спонтано да флуктуира, све док његов просек остане константан. Оно што је Хавкинг показао је да се у близини хоризонта догађаја црне рупе могу појавити парови честица, при чему једна честица остане заробљена у хоризонту догађаја (мало смањујући масу црних рупа), док друга може побјећи као радијација (односећи дјелић енергија црне рупе).
Док је Хавкингова радијација решавала један проблем црним рупама, створио је још један проблем познат као парадокс заштитног зида. Када се квантне честице појављују у паровима, оне су заплетене, што значи да су повезане на квантни начин. Ако једна честица буде заробљена црном рупом, а друга побјегне, тада се уплетена природа пара прекида. У квантној механици рекли бисмо да се пар честица појављује у чистом стању, а чини се да хоризонт догађаја то стање прекида.
Прошле године се показало да ако је Хавкинг зрачење у чистом стању, тада или не може зрачити на начин који захтијева термодинамика, или ће створити ватрозид високоенергетских честица близу површине хоризонта догађаја. То се често назива парадокс заштитног зида, јер, према општој релативности, ако се налазите близу хоризонта догађаја црне рупе, не би требало да приметите ништа необично. Темељна идеја опште релативности (принцип еквиваленције) захтева да ако слободно падате близу хоризонта догађаја не би требало да постоји бесни ватрозид високих енергетских честица. У свом раду Хавкинг је предложио решење овог парадокса предложивши да црне рупе немају хоризонт догађаја. Уместо тога, они имају привидне хоризонте који не захтевају ватрозид да би се придржавали термодинамике. Отуда проглашење „нема више црних рупа“ у популарној штампи.
Али парадокс заштитног зида настаје само ако је Хавкингова радијација у чистом стању, а чланак прошлог месеца Сабине Хоссенфелдер показује да Хавкингова радијација није у чистом стању. У свом раду, Хоссенфелдер показује да уместо да настаје због пар испреплетених честица, Хавкингово зрачење настаје услед два пара заплетених честица. Један заплетени пар бива заробљен црном рупом, док други заплетени пар побегне. Процес је сличан оригиналном предлогу Хавкинга, али честице Хавкинга нису у чистом стању.
Тако да нема парадокса. Црне рупе могу зрачити на начин који се слаже са термодинамиком, а регија близу хоризонта догађаја нема заштитни зид, баш као што то захтијева општа релативност. Дакле, Хавкингов предлог је решење проблема који не постоји.
Оно што сам овде изнео је врло груб преглед ситуације. Очарао сам неким суптилнијим аспектима. За детаљнији (и изузетно јасан) преглед погледајте пост Етхана Сеигела на његовом блогу Стартс Витх а Банг! Погледајте и пост на блогу Сабине Хоссенфелдер, Бацк Реацтион, где сама говори о том проблему.
