Eddig úgy tudták, hogy ha valami vagy valaki bekerül egy fekete lyukba - vagy csak a közelébe merészkedik - nincs visszaút, elnyeli a sötétség. Stephen Hawking szerint azonban ez így nem teljesen igaz. Szerinte nem szabad feladni, és életét elnézve úgy tűnik, igaza van.
Forrás: Europress - AFP/Adrian Dennis
Az idáig érvényes elmélet szerint a fekete lyukak gravitációja olyan erős, hogy onnan sem anyag, sem fény nem szabadulhat ki. Stephen Hawking viszont Andrew Stromingerrel és Malcolm Perry-vel közös tanulmányában azt állítja, hogy a fekete lyukak „nem azok az örök börtönök, amelyeknek eddig gondolták”.

A professzor humoráról is ismert. A lehetőségről beszédszintetizátorával a Harvardon azt mondta: Ha ön úgy érzi, hogy egy fekete lyuk csapdájába esett, ne adja fel. Van kiút.

A fekete lyukak Einstein általános relativitáselméletének legjobb példái, hiszen a hatalmas mennyiségű anyag és energia egy pontba sűrítve mindent magába nyel. Ebben a pontban egyes kutatók szerint bizonyos fizikai mennyiségek (sűrűség, téridőgörbület) végtelenné válnak. A fekete lyuk kifejezést egyébként John Archibald Wheeler vezette be 1967-ben. Általános relativitáselméleti munkája tartalmazza a gravitációs összeomlás elméletét, amely szerint ha egy csillag kifogy az tüzelőanyagából, saját anyagának gravitációja miatt középpontja felé összeomlik és neutroncsillag, vagy még sűrűbb dolog – fekete lyuk keletkezik.

Nem létezik örök börtön

Az örök börtön metafora 40 évig tartotta magát a tudósok körében, Stephen Hawking most azonban megrengette az elméletet. Számításai során arra jutott, hogy a fekete lyukak nem is tartanak örökké. Idővel elszivárognak, majd a sugárzás és a részecskék által alkotott szökőkúttá robbannak.

A fekete lyukak megszűnése azonban felvetette a kérdést, hogy mi történik azokkal a dolgokkal, amelyek korábban belezuhantak. Eddig az a feltevés élt, hogy a fekete lyuk véletlenszerűen sugárzik, de azok a dolgok, amelyek bekerültek – a tárgyak attribútumaikkal, tulajdonságaikkal, elefántokkal és Cadillac-ekkel együtt – eltűnnek a szemünk elől.

A kvantumfizika szerint a fekete lyukba hullott anyagok eltűnhetnek és átalakulhatnak. A velük kapcsolatos információk viszont soha, mert ez sértené a mikroreverzibilitást – a folyamatok megfordíthatóságának elvét –, ami a hagyományos és a kvantumfizikában is alapvető tétel. Ez az ellentmondás a fekete lyukak információs paradoxonja.

Stephen Hawking már kimutatta 1974-ben, hogy a fekete lyuk környezetében a lyuk tömegének rovására részecskék keletkezhetnek (az energia anyaggá alakul), így a lyuk tömege csökkenhet. Ez az anyagkeletkezés annál intenzívebb, minél kisebb a lyuk tömege. A tudósról Hawking-sugárzásnak elnevezett jelenség révén, ahogy a lyuk egyre kisebbé válik, úgy lesz az anyagkibocsátás egyre erősebb, míg végül a lyuk robbanásszerű hevességgel eltűnik. A fekete lyukba belekerülő anyag és sugárzás viszont a lyuk tömegét növeli. Ez ellensúlyozza az anyagkibocsátást, egészen addig, amíg a világegyetem hőmérséklete a fekete lyuk felszíni hőmérséklete felett van.

Majdnem valóra váltak a Csillagok között jelenetei

Hawking szerint a fekete lyukból kijuthatnak az információk, de felismerhetetlenné válnak. Azt mondta, hogy nehezebb a fekete lyukból kiszökő információkból előállítani az eredetit, mint egy elégetett könyv hamvaiból rekonstruálni a könyvet.

Az Univerzum, akár egy szuperszámítógép, képes rá, hogy nyomon kövesse, hogy egy autó zöld teherautó volt-e, a másik pedig egy piros Porsche, illetve hogy ezek anyagból vagy antianyagból készültek-e. Ezek a dolgok megsemmisülhetnek, de az információ – az alapvető fizikai attribútumaik – örökké létezni fognak.


Az új tanulmányban Hawking és kollégái azt állítják, hogy a fekete lyukba zuhanó anyagok egy alternatív univerzumba kerülnek. Hawking már tavaly is utalt rá, hogy amik a fekete lyukakba kerültek, valahol ki is jönnek.

Hawking szerint ehhez egy hatalmas, lassan forgó fekete lyukra van szükség. Így lehet átjutni rajtuk egy másik univerzumba. De soha nem jöhetnénk vissza onnan, így még Hawking sem vállalkozna egy ilyen kísérletre, még akkor sem, ha egyébként izgatja az űrutazás gondolata.

Hawking csak egy elméletet vázolt föl, de a számításai helyesnek tűnnek, más tudósok is jóváhagyták őket.

Einstein híres, az „Isten nem szerencsejátékos” megjegyzésére utalva Hawking 1976-ban azt mondta, hogy Isten nem csak, hogy kockázik az univerzummal, de néha úgy dobja a kockákat, hogy nem is látjuk azokat.

Hová kerülnek az információk?

Az információkat valaminek tárolnia kell, és erre is vannak elméletek. Az egyik szerint a fekete lyukakat egy finom szőrből (soft hair) álló gyűrű fogja körül, és ez tárolja a kérdéses információt.

Ez a szőr alacsony energiájú kvantumgerjesztésekből áll, amik magukkal hordozzák a jellegzetes mintázatát mindannak, amit a fekete lyuk magába szívott, még jóval azután is, hogy elpárolgott. Ezek a minták olyanok, mint a hanglemez barázdái, megőrzik az információt mindenről, ami áthaladt a fekete lyuk eseményhorizontján, és eltűnt.
Illusztráció a fekete lyukról.
Hawking észrevette, hogy két alapvető probléma volt az eredeti elméletével. Arra a téves feltételezésre alapultak, hogy a vákuumban a kvantumgravitáció mértéke egyedi, és hogy a fekete lyukak körül nem alakulhat ki finom szőr (soft hair). Hawking azóta felülvizsgálta a korábbi számításait, és most már biztos abban, hogy a fekete lyukak körül igenis lehetnek információt tartalmazó szálak - írja a New York Times.

Az analízist nemcsak elektromágneses, hanem gravitációs mezővel is el kell végezni. De a tudósok kezdeti számításai szerint a tisztán gravitációs hatás esetén is hasonló lesz a végeredmény.

Stephen William Hawking 1942-ben, Oxfordban született. Az angol elméleti fizikus nem csak kiemelkedő szakmai sikerei miatt ismert, hanem a laikusoknak szóló ismeretterjesztő munkássága révén is. Kevéssel 21 éves kora előtt Lou Gehrig-kórt állapítottak meg nála, amelynek következtében a mozgatóidegek lassan elsorvadnak. Ritka, hogy a betegséggel valaki 10 évnél tovább éljen, ennek ellenére ő mind a mai napig dolgozik. 1969 óta tolószékbe kényszerül. 1974-ben már képtelen volt önállóan enni. 1985-ös műtétje óta teljes egészében ápolói segítséggel él, és beszélni is csak géppel tud. Életéről 2014-ben A mindenség elmélete címmel készítettek filmet.