Stephen Hawking Beantwortete Nie Seine "Interessanteste" Wissenschaftliche Frage

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Die entscheidende frage von hawkings späterer karriere wurde zu lebzeiten nie gelöst, aber er bot den physikern die werkzeuge dazu an.

Stephen Hawking starb heute (14. März) und hinterließ ein enormes Vermächtnis als Astrophysiker, Wissenschaftskommunikator, Aktivist und Bewunderer der Popkultur. Und am Tag seines Todes bleibt eine Frage, die er bis zu den letzten Jahren seines Lebens angesprochen und bearbeitet hat, unbeantwortet: Können Informationen für das Universum wirklich verloren gehen?

Hawkings berühmteste Zeitung "Black Hole Explosions?", Die 1974 vor 44 Jahren veröffentlicht wurde, brachte die ganze Vorstellung von Schwarzen Löchern mit einem Beil, wie sie die Physiker vorher verstanden hatten. Und es war Hawkings erster Schlag auf diese grundlegende Frage.

"Klassisch sollte ein schwarzes Loch" vollkommen kalt "sein, in dem Sinne, dass es alles absorbiert, aber nichts abgibt. So wurden sie in den frühen 70er Jahren verstanden", schrieb Robert McNees, Physiker an der Loyola University in Chicago, in einer E-Mail. [Stephen Hawkings faszinierendste Zitate über Menschlichkeit, Außerirdische und Frauen]

Ein Schwarzes Loch wie dieses strahlt keine Energie aus, und nichts könnte davon entkommen. Es würde nur… existieren, kalt, stumm und ewig. Hawkings Papier machte die schwarzen Löcher lebendig - und möglicherweise sterblich.

"Als Stephen Mitte der 70er Jahre über quantenmechanische Effekte nachdachte, stellte er fest, dass Schwarze Löcher grundsätzlich so strahlen sollten, als wären sie thermische Objekte mit einer Temperatur", sagte McNees gegenüber WordsSideKick.com. "Wenn sie Energie ausstrahlen, wird ihre Masse abnehmen. Und er stellte fest, dass die Temperatur steigt und die Strahlung noch schneller ausfällt."

Möglicherweise verschwand das Schwarze Loch vielleicht ganz oder schrumpfte zu einem Nubbin. Ohne die Relativitätstheorie und die Quantenmechanik in einer robusten Theorie der "Quantengravitation" (was Physiker als "Theorie von allem" bezeichnen) vollständig miteinander in Einklang zu bringen, bleibt das letzte Stadium der Verdampfung des Schwarzen Lochs ein Rätsel.

"Das Problem ist, dass die Strahlung nach seinen Berechnungen perfekt thermisch ist. Es enthält keine Informationen über den Zustand des Materials, aus dem das Schwarze Loch besteht. Dies würde gegen eine grundlegende Regel in der Quantenmechanik verstoßen", schrieb McNees.

Die Quantenphysik verlangt, dass die gesamte Zukunft und Vergangenheit jedes Partikels prinzipiell durch eine Reihe geketteter, kausaler, probabilistischer Ereignisse herausgefunden und verknüpft werden kann. Wenn jedoch ein Schwarzes Loch eine undifferenzierte Suppe von Partikeln mit ihren Informationen - ihrer Geschichte - unwiderruflich gelöscht auslöst, dann ist diese Anforderung grundlegend gebrochen. [Die weitesten Ideen von Stephen Hawking über Schwarze Löcher]

"[Physiker nennen dies] das" Schwarze Loch-Informationsparadox ", und Versuche, dieses Problem zu lösen, haben einen Großteil der Arbeit in der Quantengravitation vorangetrieben, seit sie zum ersten Mal artikuliert wurde", schrieb McNees.

Hawking war bereits 1974 ein versierter Physiker. Und viele kurze Biografien deuten darauf hin, dass nach der Veröffentlichung seines populärwissenschaftlichen Buches von 1988 "Eine kurze Geschichte der Zeit" seine wichtigste wissenschaftliche Arbeit hinter ihm stand. Hawking produzierte jedoch noch in diesem Jahrzehnt bedeutende und kontrovers diskutierte wissenschaftliche Arbeiten, die mit dem Paradox umkämpften, das er vor Jahrzehnten eingeführt hatte.

Die dramatischste Spätkarrierezeitung, die Hawking schrieb, deutete an, dass die schwarzen Löcher, wie sie klassisch verstanden wurden, überhaupt nicht existieren.

In der 2014 veröffentlichten Ausgabe von "Information Preservation and Weather Forecasting for Black Holes" schlug er vor, dass der "Ereignishorizont" um Schwarze Löcher, den Punkt, an dem selbst Licht nicht entkommen kann, nicht wirklich existiert. Stattdessen, schrieb er, gibt es einfach einen "scheinbaren" Horizont von eingeschlossenem Licht, der verschwinden und das Licht entweichen lassen könnte.

"Das Fehlen von Ereignishorizonten bedeutet, dass es keine Schwarzen Löcher gibt - im Sinne von Regimen, aus denen Licht nicht in die Unendlichkeit entweichen kann", schrieb Hawking.

Er schlug auch einige grundlegende konzeptionelle Probleme mit einer Reihe von Merkmalen vor, die Physiker schwarzen Löchern zugeschrieben hatten, wie etwa "Firewalls" an ihren Grenzen, die Beobachter zerstören, die versuchen, einzudringen.

Das war nicht das letzte Wort von Hawking in der Wissenschaft. Im Jahr 2016 veröffentlichte Hawking eine Studie mit dem Physiker der University of Cambridge, Malcolm Perry, und dem Physiker der Harvard University, Andrew Strominger, mit dem Titel "Soft Hair on Black Holes".

Das Forschungsteam argumentierte, dass Schwarze Löcher von "weichen" oder Nullenergiepartikeln umgeben sind, die sie Haare nennen. Dieses Haar, so schrieb sie, speichert die verlorenen Informationen von Partikeln, die von schwarzen Löchern auf "holographischen Platten" emittiert werden, jenseits der Grenzbereiche der schwarzen Löcher. Die Informationen, während sie vertrieben werden, gehen niemals wirklich verloren.

"Eine vollständige Beschreibung der holografischen Platte und der Auflösung des Informationsparadoxons bleibt eine offene Herausforderung. Wir haben neue und konkrete Hilfsmittel vorgelegt, um sie anzugehen", schrieben sie.

Selbst am Ende seines Lebens war Hawking immer noch ein gut funktionierender Wissenschaftler, der Ideen präsentierte, die sein Fach vorangebracht hatten, und Ideen, die seine Kollegen ablehnten.

"Ich habe den Eindruck, dass die Zeitung von 2014 nicht allgemein akzeptiert wird. Die Arbeit von 2016, die mit Perry und Strominger zusammenarbeitet, ist eine Richtung, an der die Leute immer noch aktiv arbeiten", schrieb McNees.

"Das Schwarze-Loch-Informationsparadoxon war eine der entscheidenden Fragen für Menschen, die an der Quantengravitation arbeiten. Und da es unbeantwortet bleibt, denke ich, bleibt es die interessanteste Frage, die [Hawking] angesprochen hat."

Ursprünglich auf WordsSideKick.com veröffentlicht.


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