– Det finnes ingen sorte hull

Stephen Hawking lanserer teori om at hendelshorisonten som definerer sorte hull ikke eksisterer.

Sort hull tegnet av NASA-grafiker

Hawking lanserer teorien om at sorte hull ikke kan hindre lys i å slippe ut til evig tid - og derfor ikke er sorte hull ordets rett forstand.

Foto: NASA / AFP

Sorte hull er vanskelige å forstå seg på - også for de som har via livet sitt til akkurat dette.

Det lanseres med jevne mellomrom nye teorier som søker å forklare de ulike paradoksene knytta til den forståelsen vi sitter med i dag - ikke alle får like mye oppmerksomhet.

Men når Stephen Hawking - de moderne sorte hull-teorienes far - snakker, da lytter man. Nå har Hawking kommet med et innspill som prøver å løse det såkalte ildvegg-paradokset.

Kvantefysikk + relativitetsteori = ikke sant

Før vi kommer nærmere inn på Hawkings teori kan det være greit å se litt nærmere på hvordan vår forståelse av sorte hull har utvikla seg de siste tiårene.

Stephen Hawking

I år er det 40 år siden Stephen Hawking revolusjonerte vår forståelse av sorte hull, men jobben er fortsatt ikke ferdiggjort.

Foto: CHARLES W LUZIER / REUTERS

I utgangspunktet har vi brukt å beskrive et sort hull som et område med romtid som er så konsentrert, og derfor har så stor gravitasjonskraft, at ingenting - selv ikke lys - kan slippe ut fra det.

Det punktet hvor gravitasjonskrafta har blitt så stor at ingenting kan unnslippe kalles hendelseshorisonten - den markerer grensa for det sorte hullet.

I 1974 kom Hawking og blanda kvantefysikk inn i ligninga, da starta en årelang debatt om informasjonstap i sorte hull basert på en konflikt mellom kvantefysikk og generell relativitetsteori.

– Kvantefysikken sier at informasjon ikke kan gå tapt. Slipper du noe inn i et sort hull, sier den generelle relativitetsteorien at det ikke kan komme ut igjen. Da er informasjon om systemet borte fra universet på utsiden, forklarer astrofysiker Øystein Elgarøy til NRK.no.

Hawking viste at kvantefysikk vil få sorte hull til å stråle - såkalt Hawking-stråling. Denne strålinga vil få sorte hull til å krympe, og til slutt forsvinne.

– Men Hawking argumenterte også for at dette ikke ville løse
informasjonsproblemet: Strålingen som kom ut, ville inneholde mindre informasjon enn det som falt inn i det sorte hullet.

 : elgarøy om sorte hull

Hawkings store tabbe

Elgarøy forklarer at fysikere på nittitallet fant en matematisk sammenheng mellom teorier som forholdt seg til ulike antall romlige dimensjoner.

– Dette gjorde det mulig å relatere problemet med det sorte hullet til et enklere problem - i den enklere varianten var informasjon bevart.

Øystein Elgarøy, Professor - Institutt for teoretisk astrofysikk

Øystein Elgarøy tror ikke Hawkings innspill vil bety så mye fra et praktisk astrofysisk standpunkt.

Foto: Privat

Etter dette har de aller fleste - også Hawking - ment at informasjon ikke går tapt i sorte hull. Han fortalte i et intervju med New Scientist i 2012 at han ser på sin teori om at informasjon ble ødelagt i sorte hull som sin største vitenskapelige tabbe noensinne.

Fysikere har likevel ikke blitt enige om hva det er som sørger for å bevare denne informasjonen.

– Mange fysikere har hevdet at informasjonen blir strålt ut fra en ildvegg av høyenergetisk stråling ved hendelseshorisonen. Denne løsningen bryter imidlertid med den generelle relativitetsteorien, som forutsier at en som faller fritt inn i et sort hull ikke merker noe spesielt ved hendelseshorisonten. Ildveggen ville medføre at han eller hun absolutt ville merke dette, sier Elgarøy.

Prinsipiell informasjonsbevaring

Nå sitter vi altså igjen med et problem - enten må kvantefysikken være feil, eller så må den generelle relativitetsteorien være feil.

Det er her Stephen Hawkings siste innspill kommer inn i bildet. Han sier at både kvantefysikken og relativitetsteorien stemmer, men at det er det sorte hullet som ikke finnes - i tradisjonell forstand.

– Fraværet av en hendelseshorisont betyr at det ikke finnes noen sorte hull - i den forstand at de ikke kan hindre lys i å slippe ut til evig tid, skriver han i rapporten som er publisert på arXiv.

Vi lar Elgarøy forklare nærmere:

– Hawkings alternative forslag er at kvantefysikken får rommet ved et sort hull til å oppføre seg så vilt at det ikke går an å snakke om noen hendelseshorisont. Systemer som faller inn i et sort hull, vil til slutt slippe ut igjen, men da i en ganske maltraktert tilstand.

Det vil si at all informasjon som falt inn der fortsatt er der i prinsippet, men at den kan være praktisk umulig å rekonstruere. Denne prinsipielle bevaringa av informasjon er uansett nok til at teorien holder vann.

Hawking trekker sammenligninger mellom den utolkbare, men ikke ødelagte, informasjonen med meteorologi.

– Det blir som å melde vær. Vi klarer ikke å forutse været mer enn noen få dager fram i tid.

– Fortsatt dumt å hoppe inn

Hawking har altså, gjennom å fjerne hendelseshorisonten, også fjerna ildveggen og paradokset den fører med seg.

Det skal riktignok sies at det ikke er noen fullstendig rapport han har publisert, utregninger er for eksempel helt fraværende.

– Det ser foreløpig mer ut som en skisse til en løsning enn en fullstendig utarbeidet teori. Fra et praktisk, astrofysisk standpunkt spiller det nok liten rolle, uansett, sier Elgarøy.

Han påpeker at tidsskalaen for informasjonsutstråling fra sorte hull er enorm, det handler om tidsperspektiver som er mye lengre enn universets alder. Derfor vil kvanteeffektene være ubetydelige for de sorte hullene vi observerer i universet.

– Vi kan fremdeles behandle dem med den generelle relativitetsteorien alene, og det er fremdeles ingen god ide å hoppe inn i et sort hull, om du har livet kjært.