A fekete lyukak ellentmondása
Valószínű, hogy mégsem ilyen egyszerű a helyzet. A világegyetem bizonyos pontjain, például a fekete lyukaknál, mintha megszakadna a fizika törvényeinek lánca. Az elmúlt ötven évben a híres információs paradoxon komolyan próbára tette a kutatókat, de idővel közeledni látszik a megoldás. Úgy tűnik, még a fekete lyukban is megmenekülhet az információ – noha a teljes kép még mindig homályos. Ezt a kérdést csak az oldhatja meg, aki összeköti a gravitációt a kvantumelmélettel, és kidolgoz egy működő kvantumgravitációs elméletet.
Mi történik a fekete lyukakban?
A fekete lyukak nem örökéletűek; rendkívül lassan „szivárognak” – ezt nevezik Hawking-sugárzásnak, amit Stephen Hawking fedezett fel 1974-ben. A folyamat során a fekete lyuk végül teljesen elpárolog, nyomtalanul eltűnik. Felmerül a kérdés: mi lett azzal, ami valaha beleesett? Kívülről nézve mintha minden információ megsemmisült volna, hacsak nincs egy rejtett kijárat, amin keresztül távozhatott.
Önmagában a mulandóság nem jelentene paradoxont: sok minden eltűnhet a természetben, ami maradéktalanul rekonstruálható a visszamaradt jelekből, maradványokból. Viszont a fekete lyukból semmi nem jut ki. Az eseményhorizont a fényt is csapdába ejti, így semmi sem szökhet meg. A Hawking-sugárzás részecskéi ráadásul kívül keletkeznek, nem visznek magukkal információt a belsejéből – legalábbis korábban így gondolták a tudósok.
A rendetlenség, avagy az entrópia problémája
Stephen Hawking rámutatott: ha a fekete lyuk teljesen elpárolog, a végső kvantumállapot entrópiája sosem nulla. Kvantuminformatikai szempontból minél többet tudsz egy rendszerről, annál kisebb az entrópiája; a teljes tudás nulla entrópiát jelent. Ha a fekete lyuk elpárolgása után mégsem nulla marad az entrópia, az információ végleg elveszne. Ez szöges ellentétben áll a kvantummechanika törvényeivel.
Az áttörés: az információ útja
Idővel a fizikusok új megközelítést alkalmaztak: magát a téridőt is kvantumjelenségként kezdték el kezelni. Ebben a szemléletben a fekete lyuk belseje furcsa kijáratokat – akár féregjáratokat – is tartalmazhat, amelyek más fekete lyukakhoz vezetnek. Így az információ, meglepő módon, ilyen „féregjáratokon” keresztül mégis kijuthat a világegyetem többi részébe.
Ez a menekülőút elvileg lehetővé teszi, hogy a tudósok akár a fekete lyuk történetét is visszafejtsék a sugárzásából, igaz, ehhez döbbenetesen pontos és „finom” mérésekre volna szükség. Az új felismerések alapján új képlet született a fekete lyuk entrópiájára, amely végső soron mégis nulla lesz – így már minden egyezik a fizika törvényeivel.
A gravitáció és a kvantumelmélet harca
A fekete lyukakat az Einstein-féle általános relativitáselméletnek és a kvantummechanikának egyszerre kell leírnia, a kettő pedig nehezen egyeztethető össze. Ezért hozzák zavarba a fizikusokat: a fekete lyukak a gravitáció legletisztultabb laboratóriumai, ahol a téridő tulajdonságai természetes módon kerülnek előtérbe.
A kutatók remélik, hogy a fekete lyukak rejtélyein keresztül sikerülhet végre kibékíteni a két alapvető elméletet, sőt, akár azt is megtudhatjuk, miből épül fel maga a téridő. Az információ tárolása arra utal, hogy maga a téridő bonyolult információhálózatból állhat.
Információ sohasem vész el
Bármi is történik, úgy tűnik, az univerzum nem semmisít meg semmit végleg. A gyorsan elenyésző élet, sőt a Föld pusztulása ellenére is: valószínű, hogy örök nyoma marad mindennek – az idők végezetén bárki is próbálja azt olvasni.
