Stephen Hawking legeslegutolsó tanulmányát márciusi halála előtt napokkal fejezte be, a munkássága egyik központi témájáról, az információs paradoxont tárgyaló, „A fekete lyukak entrópiája és a finom szőr” című dokumentumot pedig most elérhetővé is tették a fizikus szerzőtársai.

Hawking közel 40 évig dolgozott azon, hogy megértse, mi történik a fekete lyukba eső objektumokkal. Az elméleti fizikus Albert Einstein általános relativitáselméletére alapozta a teóriáját. Einstein 1915-ben többek közt azt írta le, hogy tér és az idő torzulásával létrejövő fekete lyukakat három tulajdonságuk határozza meg: a tömegük, a töltésük és a perdületük.

Hawking úgy 60 évvel később hozzátette, hogy a fekete lyukaknak hőmérsékletük is van, és mivel a forró objektumok hőt veszítenek az űrben, a fekete lyukak végül szépen lassan megsemmisülnek, elpárolognak. Ezzel csak az a probléma, hogy a kvantumfizika szabályai szerint az információ nem semmisülhet meg, tehát a fekete lyukak által elnyelt információ (például egy beszippantott kisbolygó atomjai) sem.

Hawking utolsó tanulmánya csak egy lépés a sok közül

A frissen megjelent tanulmányban Hawking, valamint a Harvard Egyetemen és a Cambridge-i Egyetemen kutató kollégái azt fejtik ki, hogy egy-egy elnyelt objektummal a fekete lyukaknak nemcsak a hőmérsékletük, de az entrópiájuk (belső rendezetlenségük) is változik. Az entrópiát a fekete lyukak eseményhorizontját körülvevő fotonokon keresztül lehet észlelni, ezeket nevezi a tanulmány finom szőrnek.

A kutatók szerint egyelőre még nem biztos, hogy a Hawking-féle entrópia minden fekete lyukba tartó objektumra érvényes-e, ezért a brit elméleti fizikus utolsó tanulmánya is csak egy lépést jelent az információs paradoxon teljes megértése felé. A Harvardon kutató Malcolm Perry szerint a következő lépés annak a feltárása, hogy az entrópiához társított információ hogyan tárolódik fizikailag a finom szőr, és az az információ hogyan jut ki a fekete lyukból, miután az elpárolog.

„Hawking kimondta, hogy a fekete lyukaknak van hőmérsékletük. A mindennapi objektumok esetében tudjuk, hogy a hőmérséklet változását egy rendszer mikroszkopikus alkotórészeinek mozgása eredményezi. A levegő hőmérsékletét például a molekulák mozgása: minél gyorsabban mozognak, annál melegebb a levegő. A fekete lyukak esetében viszont nem tudjuk biztosan, hogy mik az alkotóelemek. Egyes, különleges szimmetriával rendelkező fizikai rendszerekben a termikus tulajdonságokat kiszámíthatjuk ezekből a szimmetriákból. Ez a tanulmány azt mutatja, hogy a fekete lyukak eseményhorizontjának közelében létezik egy ilyen különleges szimmetria – mondta Juan Maldacena, a Princetoni Egyetem elméleti fizikusa a Guardiannek.

Kapcsolódó cikkek a Qubiten:

Stephen Hawking testamentuma szerint az univerzum egyszerűbb srófra jár, mint azt eddig gondolták

Vajna Tamás tudomány 2018. május 3.

A napokban hozták nyilvánosságra a márciusban elhunyt fizikus utolsó, tudományos végrendeletnek is beillő munkáját, amely a húrelmélet és a holografikus elv matematikai apparátusával igyekszik rendet vágni az einsteini relativitáselmélet és kvantumfizika egymásnak feszülése miatt számos ellentmondással terhelt 21. századi kozmológiában.

Hawking: „Az intelligencia az a képesség, amely lehetővé teszi az alkalmazkodást a változáshoz”

Balázs Zsuzsanna tudomány 2018. március 14.

Stephen Hawking fél évszázadon át haldokoklott, mégis helytállt férjként, apaként, fizikusként és popsztárként is. Korunk legismertebb fizikusa szerdán halt meg.

10 megható fotón Stephen Hawking életének legemlékezetesebb pillanatai

Qubit.hu tudomány 2018. március 14.

Súlyos betegsége ellenére csodálatosan aktív életet élt a világ legismertebb elméleti fizikusa. Íme a legmeghatóbb pillanatok.