Ζούμε μέσα σε μια μαύρη τρύπα; Μια τολμηρή ιδέα της σύγχρονης φυσικής

Τι είναι οι μαύρες τρύπες με απλά λόγια

Οι μαύρες τρύπες δημιουργούνται όταν τεράστια άστρα καταρρέουν κάτω από το ίδιο τους το βάρος.
Η βαρύτητά τους είναι τόσο ισχυρή, ώστε τίποτα δεν μπορεί να διαφύγει από το εσωτερικό τους —
ούτε καν το φως. Το όριο πέρα από το οποίο δεν υπάρχει επιστροφή ονομάζεται ορίζοντας γεγονότων.

Για έναν εξωτερικό παρατηρητή, όταν κάτι περνά αυτό το όριο, χάνεται κάθε πληροφορία για τη σύστασή του. Το μόνο που «μένει» είναι τρεις αριθμοί:

• η μάζα της μαύρης τρύπας,
• η περιστροφή της και
• το ηλεκτρικό της φορτίο.

Το πρόβλημα της πληροφορίας

Εδώ αρχίζουν τα δύσκολα. Σύμφωνα με τη θερμοδυναμική, κάθε αντικείμενο που έχει μάζα
πρέπει να έχει και θερμοκρασία. Αυτό σημαίνει ότι, θεωρητικά, οι μαύρες τρύπες πρέπει να εκπέμπουν ενέργεια.

Ο Stephen Hawking έδειξε ότι αυτό πράγματι συμβαίνει: οι μαύρες τρύπες εκπέμπουν μια εξαιρετικά ασθενή ακτινοβολία, γνωστή ως ακτινοβολία Hawking. Με την πάροδο τεράστιου χρόνου, αυτή η ακτινοβολία μπορεί να οδηγήσει στη σταδιακή «εξάτμιση» μιας μαύρης τρύπας.

Το πρόβλημα είναι το εξής: αν μια μαύρη τρύπα εξαφανιστεί, τι γίνεται με την πληροφορία όλων όσων έπεσαν μέσα της;
Σύμφωνα με την κβαντική μηχανική, η πληροφορία δεν μπορεί ούτε να δημιουργηθεί, ούτε να καταστραφεί.
Αν όμως χαθεί μέσα σε μια μαύρη τρύπα, τότε παραβιάζεται
μια βασική αρχή της φυσικής.

Η πληροφορία δεν χάνεται – απλώς «μετακομίζει»

Μια από τις προτάσεις για την επίλυση αυτού του παραδόξου
προέκυψε από τη μελέτη των μαύρων τρυπών στο πλαίσιο της θεωρίας χορδών.

Εκεί διαπιστώθηκε κάτι εντυπωσιακό:
η ποσότητα της πληροφορίας που μπορεί να περιέχει μια μαύρη τρύπα
δεν εξαρτάται από τον όγκο της, αλλά από την επιφάνειά της. Με άλλα λόγια, η πληροφορία φαίνεται να είναι «γραμμένη» στον ορίζοντα γεγονότων.

Αυτό οδήγησε στην ιδέα ότι η πληροφορία δεν χάνεται πραγματικά,
αλλά παραμένει κωδικοποιημένη στο όριο της μαύρης τρύπας, σαν ένα ολογράφημα! 

Το ολογραφικό Σύμπαν

Από αυτή τη σκέψη γεννήθηκε μια ακόμα πιο ριζοσπαστική ιδέα:
αν μια τρισδιάστατη φυσική πραγματικότητα μπορεί να περιγραφεί πλήρως από μια δισδιάστατη επιφάνεια, τότε ίσως το ίδιο ισχύει και για το Σύμπαν συνολικά.

Σύμφωνα με το λεγόμενο ολογραφικό μοντέλο, όσα αντιλαμβανόμαστε ως τρεις διαστάσεις χώρου μπορεί στην πραγματικότητα να «αναδύονται» από φυσικές διεργασίες που συμβαίνουν
στο όριο του Σύμπαντος.

Μήπως το Σύμπαν είναι μια μαύρη τρύπα;

Κάποιοι φυσικοί πήγαν την ιδέα ακόμα πιο μακριά:
αν το Σύμπαν λειτουργεί όλογραφικά, τότε ίσως είναι το εσωτερικό μιας μαύρης τρύπας που ανήκει σε ένα μεγαλύτερο σύμπαν.

Ένα στοιχείο που συζητείται συχνά είναι το εξής:
το μέγεθος του παρατηρήσιμου Σύμπαντος (η λεγόμενη ακτίνα Hubble) είναι εντυπωσιακά κοντά στο μέγεθος που θα είχε μια μαύρη τρύπα
με την ίδια συνολική μάζα.

Αυτό μπορεί να σημαίνει κάτι βαθύτερο — ή απλώς να πρόκειται για μια κοσμική σύμπτωση.

Πόσο σοβαρά πρέπει να το παίρνουμε;

Παρότι η ιδέα είναι συναρπαστική και βασίζεται σε υπαρκτά προβλήματα της φυσικής, δεν αποτελεί την επικρατούσα επιστημονική άποψη.
Τα καθιερωμένα μοντέλα συνεχίζουν να περιγράφουν με επιτυχία όσα παρατηρούμε στο Σύμπαν.

Η ιδέα ότι το Σύμπαν μας μπορεί να είναι το εσωτερικό μιας μαύρης τρύπας παραμένει μια τολμηρή και εντυπωσιακή θεωρητική πρόταση.

Δεν είναι απόδειξη, ούτε βεβαιότητα — αλλά δείχνει πόσο μακριά μπορεί να φτάσει η ανθρώπινη σκέψη όταν προσπαθεί να κατανοήσει τη φύση της πραγματικότητας.