I kaotiska system kan även ett litet hopp framkalla en kaskadeffekt som påverkar slutresultatet. Detta liknar fjärilseffekten, där även en liten vingklaff kan leda till en orkan på andra sidan världen.
Teoretiska fysiker Douglas Stanford och Stephen Schenker har visat att på kvantnivå uppvisar svarta hål kaotiskt beteende som liknar fjärilseffekten. Att göra ändringar i ett svart hål - även så litet som att släppa en enda partikel i det - kan förändra dess beteende.
Nyckeln till att förstå detta kaos är att svarta hål inte är helt svarta. Rymdjättar avger en svag dis av partiklar - resterna av par av virtuella partiklar som ständigt dyker upp i rymden. När detta händer vid ett svart håls horisont kan några av partiklarna fly och producera det som idag kallas Hawking-strålning. Att studera det belyser den kaotiska karaktären hos svarta hål. Stanford och Schenker skrev om detta i en artikel publicerad i Journal of High Energy Physics 2014.
Tänk dig att kasta en elektron i ett svart hål - en mindre förändring för en monströs jätte. Men den här lilla saken förändrar Hawking-strålningen, ungefär som en fjäril klappar sina vingar och ändrar riktning för en avlägsen båt.
Schematisk beskrivning av Hawking-strålning.
Tillsatsen av en partikel ökar massan av det svarta hålet och utvidgar dess händelsehorisont - gränsen utöver vilken ingenting kan komma ut. Hawking-strålning som annars skulle ha släppts ut förblir fast i det expanderande svarta hålet. Det som tycktes vara en mindre förändring har långtgående konsekvenser - rent kaos.
Stanford utvidgade denna idé. Han, Schenker och Juan Maldacena från Institute for Advanced Study publicerade en uppsats 2016 i Journal of High Energy Physics, där de teoretiskt visade att konsekvenserna av till och med en liten förändring i ett svart hål ökar så snabbt som fysiskt möjligt. Denna ökning av konsekvenserna gör svarta hål till det mest kaotiska systemet.
Genom att studera sambandet mellan små partiklar och gigantiska svarta hål hoppas forskare att lösa den invecklade konflikten mellan fysikens viktigaste teorier. Målet är att formulera en teori om kvantgravitation genom att kombinera kvantmekanik och allmän relativitet. Deras inkonsekvens indikerar att något är fel i kärnan i varje teori. Stanfords nya idéer om svarta hål hjälper forskare att hitta en lösning.
Kampanjvideo:
"Han kan vara en av de sällsynta människor som verkligen förändrar vetenskapens riktning", säger Schenker. "Jag kan inte vänta med att ta reda på om jag har rätt eller inte."
Vladimir Guillen
