Ikka mustad augud: avaldati Stephen Hawkingi viimane teadustöö

Foto: Lucas Jackson / Reuters / Scanpix

Maailmakuulsa kosmoloogi viimane teadusartikkel sai viimase lihvi vaid mõni päev enne tema surma. Nüüd on see lõpuks ka avaldamiseni jõudnud.

Kuigi Hawkingi «viimase» teadustöö tiitlile pretendeeris vähem kui kaks kuud pärast tema märtsikuist surma avaldatud artikkel pealkirjaga «A Smooth Exit from Eternal Inflation», ilmus oktoobri esimeses pooles vee üks artikkel pealkirjaga «Black Hole Entropy and Soft Hair» («Musta augu entroopia ja pehmed karvad»), autoriteks Harvardi ja Cambridge’i Ülikooli füüsikud, teiste seas ka Stephen Hawking.

Teadusartikli keskseks küsimuseks on mustade aukude nn infoparadoks, mis oli ka Hawkingi teadustöö üks keskne küsimus. Infoparadoksi keskmes on Albert Einsteini üldrelatiivsusest tulenev teooria, et mateeriat endasse ahmivaid mustasid aukusid on võimalik ammendavalt kirjeldada kolme omaduse – augu massi, laengu ja spinni põhjal. Ligi 60 aastat pärast Einsteini lisas Hawkingi sellesse nimistusse neljanda parameetrina ka temperatuuri.

Kuna mustad augud peavad aga olema väga kõrge temperatuuriga ning kiirgama ilmaruumi soojust ning nn Hawkingi kiirguse üks tulemus on, et ühel hetkel peaksid mustad augud lihtsalt ära aurama.

Kogu teooria tekitas aga olemusliku küsimuse. Nimelt on kvantmehaanika seadustes kehtestatud nn informatsiooni püsivuse seadus, mille kohaselt ei saa informatsioon kunagi päriselt kaduma minna. Siit ka Hawkingit pikki aastaid vaevanud küsimus – mis informatsioonist, mis koos mateeriaga musta auku kukkus?

Graafika: Allan Triik

Netivaramus arXiv avaldatud uuringus näitavadki Hawking ja kolleegid, et vähemalt osa sellest informatsioonist säilib. Nimelt iga kord, kui must auk midagi alla neelab, tõuseb vähehaaval ka augu enda temperatuur ja füüsikas korrapäratuse mõõduna tuntud entroopia. Füüsikute välja käidud teooria kohaselt võib entroopia muutus talletuda musta augu sündmushorisonti – piiri, millest alates ei pääse enam miski, sealhulgas ka valgus, musta augu tõmbejõust – ümbritsevatesse footonitesse ehk nn pehmetesse karvadesse.

Infoparadoksi lõplikuks lahenduseks seda aga veel pidada ei saa.

«Me ei tea, kas Hawkingi entroopia kajastab kogu musta auku langenudmaterjali, nii et õigupoolest on see üks samm teel paradoksi lahendamisele. Meie hinnangul on see oluline samm, aga siin on veel palju tööd teha,» ütles uuringu kaasautor, Cambridge’i teoreetilise füüsika professor Malcolm Perry The Guardianile.

Kaasautorite ja Hawkingi viimane koostöö jäi viimase surmast vaid mõni päev varasemasse aega, kui Hawkingi süvenev haigus oli juba teada. Tema Cambridge’i kodu ja Harvardi Ülikooli vahel peetud telefonikõne ajal oli Hawkingil kaasautorite sõnul raske suhelda, kuid kui kuulis uuringus toimunud edasiminekutest, ilmus tema näole suur naeratus.

Edasi peavad Perry ja kolleegid tegema kindlaks, kuidas informatsioon ikkagi nendesse pehmetesse karvadesse talletub ning kuidas see musta augu sündmushorisondilt auruda saab.