Schwarze Löcher: Alles, Was Sie Zu Wissen Glauben, Ist Falsch

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Die quantenmechanik hat dem grundlegendsten grundsatz schwarzer löcher widersprochen: nichts kann entgehen.

Wenn die meisten Menschen etwas über Schwarze Löcher wissen, wissen sie wahrscheinlich, dass ihnen nichts entgehen kann, nicht einmal Licht.

Dieser grundlegendste Grundsatz über Schwarze Löcher wurde jedoch von der Theorie der Quantenmechanik widerlegt, erklärt der theoretische Physiker Edward Witten vom Institute for Advanced Study in Princeton, New Jersey, in einem heute online veröffentlichten Essay (2. August) in der Zeitschrift Science.

Schwarze Löcher sind im klassischen Bild der Physik unglaublich dichte Objekte, bei denen Raum und Zeit so verzerrt sind, dass nichts ihrem Gravitationsgefühl entkommen kann. In einem anderen Aufsatz in derselben Ausgabe von Science beschreibt der theoretische Physiker Kip Thorne von Caltech sie als "Objekte, die vollständig und ausschließlich aus gekrümmter Raumzeit hergestellt wurden".

Dieses Grundbild scheint jedoch den Gesetzen der Quantenmechanik zu widersprechen, die die kleinsten Elemente des Universums bestimmen.

"Was man von der klassischen allgemeinen Relativitätstheorie bekommt und was jeder über ein schwarzes Loch versteht, ist, dass es alles absorbieren kann, was in der Nähe ist, aber es kann nichts ausstrahlen. Aber die Quantenmechanik lässt ein solches Objekt nicht zu, "Witten sagte im Science-Podcast dieser Woche.

Wenn in der Quantenmechanik eine Reaktion möglich ist, ist auch die umgekehrte Reaktion möglich, erklärte Witten. Prozesse sollten reversibel sein. Wenn also eine Person von einem schwarzen Loch verschluckt werden kann, um ein etwas schwereres schwarzes Loch zu erzeugen, sollte ein schweres schwarzes Loch in der Lage sein, eine Person auszuspucken und zu einem etwas leichteren schwarzen Loch zu werden. Doch aus schwarzen Löchern soll nichts entkommen. [Fotos: Schwarze Löcher des Universums]

Um das Dilemma zu lösen, beschäftigten sich die Physiker mit der Idee der Entropie, einer Messung von Unordnung oder Zufälligkeit. Die Gesetze der Thermodynamik besagen, dass es in der makroskopischen Welt unmöglich ist, die Entropie des Universums zu reduzieren - sie kann nur zunehmen. Wenn eine Person in ein schwarzes Loch fällt, würde die Entropie zunehmen. Wenn die Person wieder herausspringen würde, würde die Gesamtmenge an Entropie sinken. Aus dem gleichen Grund kann Wasser aus einer Tasse auf den Boden laufen, aber es fließt nicht vom Boden in eine Tasse.

Dieses Prinzip scheint zu erklären, warum der Prozess, bei dem Materie in ein schwarzes Loch fällt, nicht umgekehrt werden kann, jedoch nur auf makroskopischer Ebene.

Der Physiker Stephen Hawking hat das auf mikroskopischer, quantenmechanischer Ebene bekannt können Flucht aus schwarzen Löchern. Er sagte voraus, dass Schwarze Löcher spontan Partikel ausstrahlen, die er Hawking-Strahlung nennt. Die Quantenmechanik widersprach damit einer der Grundprinzipien der Schwarzen Löcher: Dass nichts entkommen kann.

"Obwohl ein schwarzes Loch niemals einen Astronauten oder einen Tisch oder einen Stuhl ausstrahlen wird, kann es in der Praxis durchaus ein gewöhnliches Elementarteilchen oder ein Atom ausstrahlen", erklärte Witten.

Die Wissenschaftler haben jedoch noch keine Hawking-Strahlung beobachtet.

"Leider sind die üblichen astrophysikalischen Schwarzen Löcher, die durch Sterneinsturz oder in den Zentren von Galaxien entstanden sind, viel zu groß und zu weit entfernt, um für ihre mikroskopischen Details relevant zu sein", schrieb Witten.

Wittens Essay ist eine von fünf neuen Artikeln in Science, die diese Woche den Stand der Erforschung des Schwarzen Lochs zusammenfassen.

Diese Geschichte wurde von SPACE.com zur Verfügung gestellt, eine Schwestersite zu WordsSideKick.com. Folgen Sie Clara Moskowitz auf Twitter @ ClaraMoskowitz oder SPACE.com @Spacedotcom. Wir sind auch dabei Facebook & Google+.


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