En månad efter att Stephen Hawking och hans kollegor publicerade ett papper om svarta hål, kämpar fysiker fortfarande för att komma till enighet. Vissa kommer från hans senaste verk som ett nytt sätt att lösa svarthålspelet; andra är osäkra på hennes auktoritet. De förra stöder förtryckets påstående att det ger ett lovande sätt att lösa mysteriet med den så kallade black hole information-paradoxen som Hawking drömde för över 40 år sedan.
"Jag tror att det finns en allmän spänning att vi kan titta på bekanta saker på ett annat sätt, vi kommer att bryta dödläget," säger Andrew Strominger, en fysiker vid Harvard University i Cambridge, medförfattare till ett av de senaste arbetena. Strominger presenterade resultaten av sitt arbete den 18 januari 2016 vid University of Cambridge, där Hawking är baserat.
Många är inte övertygade om att denna metod kan lösa paradoxen, även om de medger att den belyser olika problem i fysiken. I mitten av 70-talet upptäckte Hawking att svarta hål inte är helt svarta utan avger lite strålning. Enligt kvantfysiken, från kvantfluktuationer strax utanför händels horisonten - punkten för att inte återvända ett svart hål - par av partiklar bör uppstå. Vissa av dessa partiklar lämnar det svarta hålets tyngdkraft, men tar bort en del av dess massa, vilket resulterar i att det svarta hålet långsamt dras samman och så småningom försvinner.
I ett papper som publicerades 1976 antydde Hawking att de utströmmande partiklarna - nu känd som Hawking-strålning - skulle ha helt slumpmässiga egenskaper. Som ett resultat, när det svarta hålet försvinner, kommer informationen som lagras i det att gå förlorad till universum. Men detta resultat passar inte fysikens lagar, enligt vilka information, som energi, bevaras, vilket ger upphov till en paradox. "Detta arbete har orsakat mer sömnlösa nätter för teoretiska fysiker än något annat arbete i historien," erinrade Strominger.
Det var ett misstag, förklarade han, att ignorera potentialen i tomt utrymme för att bära information. I sitt arbete, tillsammans med Hawking och den tredje medförfattaren Malcolm Perry, också från University of Cambridge, vänder han sig till mjuka partiklar. Dessa är lågenergi-versioner av fotoner, hypotetiska partiklar kända som gravitoner och andra partiklar. Fram till nyligen användes de främst för beräkningar inom partikelfysik. Men författarna konstaterar att vakuumet där det svarta hålet är beläget inte behöver vara utan blott från partiklar - endast energi - och därför kan mjuka partiklar vara närvarande i det i ett energitillstånd.
Allt som faller i ett svart hål, fortsätter de, lämnar ett avtryck - ett avtryck - på dessa partiklar. "Om du är i ett vakuum och andas in - antag att du andas in en hel del mjuka gravitoner," säger Strominger. Efter denna störning förändras vakuumet runt det svarta hålet och informationen sparas i slutändan.
Uppsatsen föreslår en mekanism för att överföra denna information till det svarta hålet - som teoretiskt löser paradoxen. För att göra detta beräknade författarna hur man avkodar uppgifterna i en kvantbeskrivning av händelseshorisonten, känd som "håret i ett svart hål."
Kampanjvideo:
Lurlig övergång
Ändå är arbetet långt ifrån slutfört. Abhay Ashtekara, som studerar allvar vid University of Pennsylvania i University Park, säger att han tycker att författarnas sätt att överföra information till ett svart hål ("mjukt hår") är övertygande. Och författarna medger att de ännu inte vet hur denna information senare kan överföras med Hawking-strålning, och detta är ett nödvändigt nästa steg.
Stephen Avery, en teoretisk fysiker vid Brown University i Providence, Rhode Island, är skeptisk till möjligheten att denna metod löser paradoxen, men han tror definitivt att det kommer att utöka innebörden av mjuka partiklar. Han konstaterar att Strominger upptäckte att mjuka partiklar avslöjar subtila symmetrier av kända naturkrafter, "av vilka några är kända för oss och några av dem är nya."
Andra fysiker är mer optimistiska när det gäller utsikterna för denna metod när det gäller att lösa informationsparadoxen. Sabine Hossenfelder från Institutet för avancerad studie i Tyskland säger att resultaten från "mjukt hår", tillsammans med hennes egen forskning, kan lösa kontroverser kring svarta hål som brandväggsproblemet. Du förstår, det är frågan om händelseshorisonten kan bli extremt het på grund av Hawking-strålning. Detta strider mot Einsteins allmänna relativitet, enligt vilken en observatör som faller genom horisonten inte skulle märka plötsliga förändringar i miljön.
"Om vakuumet har olika tillstånd," säger Hossenfelder, "kan du överföra information till strålning utan att sätta någon energi i horisonten. Därför kommer det inte att finnas någon brandvägg."