Παράκαμψη προς το κυρίως περιεχόμενο
Οι μαύρες τρύπες μπορεί εντέλει να μην είναι και τόσο... «μαύρες»

Εδώ και πολλές δεκαετίες οι μαύρες τρύπες αποτελούν αντικείμενο σφοδρών διενέξεων μεταξύ των θεωρητικών φυσικών και των κοσμολόγων

Οι μαύρες τρύπες μπορεί εντέλει να μην είναι και τόσο... «μαύρες»

  • A-
  • A+

Ο όρος «μαύρη τρύπα» δεν αφορά μόνο τα κενά στους κρατικούς ή τους ιδιωτικούς προϋπολογισμούς, ούτε και επινοήθηκε από τις οικονομικές επιστήμες. Εδώ και πολλές δεκαετίες αποτελεί έννοια-κλειδί της αστροφυσικής, που περιγράφει κάποιες ιδιόμορφες αστρικές δομές, η ύπαρξη των οποίων παραβιάζει εμφανώς ορισμένους γνωστούς νόμους της φυσικής.

Οι μαύρες τρύπες του Σύμπαντος, σε αντίθεση με αυτές της οικονομίας, κεντρίζουν τη φαντασία των ανθρώπων και δημιουργούν υψηλού επιπέδου επιστημονική γνώση. Τι είναι αυτά τα γαλαξιακά ερέβη που καταβροχθίζουν ό,τι βρεθεί κοντά τους; Μπορούν να μετατραπούν σε χρονομηχανές και να ανοίξουν πύλες προς άλλα παράλληλα σύμπαντα;

Αφορμή για το σημερινό άρθρο μας είναι κάποιες πρόσφατες δηλώσεις του διάσημου αστροφυσικού Στίβεν Χόκινγκ, ο οποίος, ούτε λίγο-ούτε πολύ, υποστηρίζει ότι η εικόνα που έχει η σύγχρονη Φυσική για τις μαύρες τρύπες είναι αρκετά παραπλανητική, ίσως και λανθασμένη.

Σε ποια επιστημονικά δεδομένα βασίζεται και ποιους νέους γνωστικούς στόχους θέτει αυτή η τελευταία πρόκληση του μεγάλου Βρετανού φυσικού προς τη διεθνή επιστημονική κοινότητα;

Εδώ και πολλές δεκαετίες οι μαύρες τρύπες αποτελούν αντικείμενο σφοδρών διενέξεων μεταξύ των θεωρητικών φυσικών και των κοσμολόγων: Πώς δημιουργούνται και, αν όντως υπάρχουν, ποια είναι η λειτουργία τους; Πώς μπορούν αυτές οι αινιγματικές δομές, ενώ παραβιάζουν βασικούς φυσικούς νόμους, όχι απλώς να υπάρχουν αλλά και να φυλακίζουν αιωνίως εντός τους την ύλη και το φως;

Ηδη από το 1915 (!) η θεωρία της σχετικότητας του Αϊνστάιν προέβλεπε ότι η βίαιη έκρηξη ενός αρκετά μεγάλου αστέρα συνοδεύεται από την εσωτερική βαρυτική του κατάρρευση, με αποτέλεσμα να καμπυλώνεται στον εαυτό του δημιουργώντας τελικά μια μαύρη τρύπα

Για να εξηγήσουν την παρουσία και τις τόσο αινιγματικές ιδιότητες των μαύρων οπών οι σύγχρονοι φυσικοί κατέφυγαν, από την πρώτη στιγμή, στη γενική θεωρία της σχετικότητας που είχε δημοσιεύσει ο Αϊνστάιν πριν από έναν αιώνα, τον Νοέμβριο του 1915. Εξάλλου, η υπόθεση της ύπαρξης μαύρων οπών στο γνωστό μας Σύμπαν θεωρείται από όλους (ερευνητές και ιστορικούς της Φυσικής) άμεση συνέπεια της εφαρμογής της θεωρίας του Αϊνστάιν στον μακρόκοσμο.

Πράγματι, αν η γενική θεωρία της σχετικότητας είναι σωστή, τότε οι μαύρες τρύπες αποτελούν τη λογική και αναγκαία συνέπεια της εφαρμογής της σε ορισμένα αρκετά μεγάλα άστρα όταν αυτά φτάνουν στο τέλος της ύπαρξής τους.

Η τελευταία πρόκληση του Στίβεν Χόκινγκ στη Φυσική

Τι απομένει από τα υλικά σώματα που καταλήγουν μέσα σε μια μαύρη τρύπα; «Μην απελπίζεστε, υπάρχει πάντα μια έξοδος»! Την προκλητικότατη αυτή δήλωση έκανε ο επιφανής φυσικός Στίβεν Χόκινγκ (St. Hawking) σε μια διάλεξη που έδωσε πριν από έναν μήνα στο Βασιλικό Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Στοκχόλμης, με τίτλο «Το παράδοξο της πληροφορίας».

Ο πιο διάσημος σήμερα Βρετανός αστροφυσικός και κοσμολόγος αποκάλυψε μάλιστα ότι έχει ήδη επεξεργαστεί μια εναλλακτική θεώρηση του τι ακριβώς συμβαίνει με τις πληροφορίες των σωμάτων που καταβροχθίζονται από μια μαύρη τρύπα.

Πρόκειται για μια εντελώς νέα θεωρία που, αν επιβεβαιωθεί, θα ανατρέψει πολλές επιστημονικές προκαταλήψεις και δόγματα της σύγχρονης φυσικής σχετικά με τη φύση και τη λειτουργία των μαύρων οπών.

Σε τι όμως συνίσταται το «παράδοξο της πληροφορίας» σύμφωνα με τον Χόκινγκ; Ολοι οι ειδικοί υποστηρίζουν ότι οι πληροφορίες των σωμάτων που καταλήγουν μέσα σε μια μαύρη τρύπα χάνονται για πάντα. Από την άλλη, όμως, γνωρίζουν καλά ότι οι πληροφορίες αυτές, λόγω της ιδιαίτερης φύσης τους, στην πραγματικότητα δεν χάνονται ποτέ, ακόμη κι αν καταλήξουν μέσα σε μια μαύρη τρύπα. Πού πηγαίνουν, λοιπόν, αυτές οι πληροφορίες;

Μελετώντας αυτό το δίλημμα μαζί με τον συνάδελφό του στο Πανεπιστήμιο του Κέιμπριτζ Μάλκολμ Πέρι (M. Perry) και με τον καθηγητή στο Χάρβαρντ Αντριου Στρόμπεργκ (A. Stromberg), ο Χόκινγκ κατέληξε στην αντισυμβατική και άκρως ριζοσπαστική άποψη ότι οι πληροφορίες αυτές δεν χάνονται στο εσωτερικό της μαύρης τρύπας, αλλά διατηρούνται ή μάλλον αποτυπώνονται ολογραμματικά στον «φαινομενικό ορίζοντα» που βρίσκεται γύρω από την είσοδο κάθε μαύρης τρύπας. «Η υπόθεσή μου είναι ότι αυτές οι πληροφορίες δεν καταλήγουν στο εσωτερικό της μαύρης τρύπας, αλλά μόνο στον φαινομενικό ορίζοντά της», δήλωσε στη Στοκχόλμη.

Ο Χόκινγκ λοιπόν είναι πεπεισμένος ότι καμία μορφή πληροφορίας δεν καταστρέφεται, αλλά αποτυπώνεται σε ολογράμματα δύο διαστάσεων (2D), τα οποία αποκαλεί «υπερ-μεταφράσεις». Αυτές οι «υπερ-μεταφράσεις» διατηρούνται, με τρόπο άναρχο, πάνω στην επιφάνεια του φαινομενικού ορίζοντα της μαύρης τρύπας.

Επιπλέον, υποστηρίζει ότι αυτές οι πληροφορίες μπορούν κάλλιστα να περάσουν σε ένα διαφορετικό Σύμπαν μέσω της μαύρης τρύπας, η οποία, περιελισσόμενη και διευρυνόμενη, ενδέχεται να επιτρέπει το πέρασμα των πληροφοριών σε ένα άλλο παράλληλο Σύμπαν!

Κλείνοντας τη διάλεξή του ο Χόκινγκ πρόσθεσε: «Το μήνυμα αυτής της ομιλίας μου είναι ότι οι μαύρες τρύπες δεν είναι και τόσο μαύρες όσο τις περιγράφουν. Δεν είναι οι αιώνιες φυλακές που θεωρούσαμε κάποτε ότι είναι. Τα πράγματα μπορούν να βγαίνουν από μια μαύρη τρύπα και, δυνητικά, να καταλήγουν σε ένα διαφορετικό Σύμπαν».

Ηδη φανταζόμαστε τις αντιδράσεις ή και τις αντιρρήσεις ορισμένων αναγνωστών: «Ολα αυτά ακούγονται υπερβολικά απλά ή πολύ εύκολα για να είναι αλήθεια». Δεδομένου, μάλιστα, ότι τα πράγματα είναι συνήθως πολύ μπερδεμένα στη θεωρητική φυσική, για να κατανοήσουμε τη σημασία των απόψεων του Χόκινγκ πρέπει να εξετάσουμε τις γνωστικές προϋποθέσεις αλλά και τους στόχους αυτής της επίθεσης του μεγάλου Βρετανού φυσικού στην καθιερωμένη επιστημονική περιγραφή αυτού του φαινομένου.

100 χρόνια διενέξεων για τις μαύρες τρύπες

Αξίζει να σημειωθεί ότι ο Στίβεν Χόκινγκ έχει αφιερώσει τη ζωή του στην έρευνα της προέλευσης των πιο αινιγματικών δομών του Σύμπαντος.

Θεωρείται διεθνώς ένας από τους μεγαλύτερους ειδικούς σε θέματα αστροφυσικής και κοσμολογίας και μέγιστη αυθεντία όσον άφορά την έρευνα των μαύρων οπών. Συνεπώς, η γνώμη του, όσο τρελή κι αν ακούγεται, έχει ιδιαίτερη βαρύτητα τόσο για τους ειδικούς όσο και για το ευρύτερο ενημερωμένο κοινό.

Και οι μαύρες τρύπες αποτελούν ασφαλώς ένα από τα πιο μυστηριώδη και εξωτικά αντικείμενα του Σύμπαντος. Ο όρος «μαύρη τρύπα» εισάγεται το 1967 από τον μεγάλο Αμερικανό αστρονόμο και θεωρητικό φυσικό Τζον Γουίλερ, για να περιγράψει όχι μια τρύπα με τη συνήθη έννοια, αλλά κάποιες ιδιαίτερα περίεργες συμπαντικές δομές που προκύπτουν από την τοπική καμπύλωση του χωροχρόνου, όπως ακριβώς προέβλεπε η θεωρία του Αϊνστάιν.

Αυτές οι ασυνήθιστα «εσωστρεφείς» δομές δημιουργούνται όταν αρκετά μεγάλα άστρα, πολύ μεγαλύτερα από τον δικό μας Ηλιο, εξαντλούν τα υλικά τους αποθέματα που είναι απαραίτητα για τις πυρηνικές αντιδράσεις που τα συντηρούν και καταρρέουν με μια μεγάλη έκρηξη.

Τέτοια μεγάλα άστρα ονομάστηκαν από τους αστροφυσικούς «σουπερνόβα» –ή «υπερκαινοφανείς» αστέρες ελληνιστί– και το εκρηκτικό τέλος τους είναι ένα από τα πιο εντυπωσιακά φαινόμενα του ορατού Σύμπαντος.

Τη βίαιη έκρηξη των σουπερνόβα ακολουθεί η εσωτερική βαρυτική τους κατάρρευση, με αποτέλεσμα να καμπυλώνονται στον εαυτό τους δημιουργώντας τελικά μια μαύρη τρύπα.

Πρόκειται για ένα απολύτως φυσικό αστρονομικό φαινόμενο που όχι μόνο προβλέπεται αλλά και εξηγείται επαρκώς από τη γενική θεωρία της σχετικότητας, την οποία είχε διατυπώσει ο Αϊνστάιν ήδη από το 1915.

Τα επόμενα χρόνια ορισμένοι αστροφυσικοί συνειδητοποίησαν ότι η μία από τις τρεις λύσεις των εξισώσεων της θεωρίας της σχετικότητας για τη βαρύτητα προέβλεπε επακριβώς ότι η βαρυτική κατάρρευση των μεγαλύτερων άστρων όφειλε να συνεχιστεί μέχρι αυτά να μεταμορφωθούν σε ιδιόμορφα χωροχρονικά σημεία, δηλαδή σε... μαύρες τρύπες.

Πράγματι, όπως επιβεβαίωσαν και οι μετέπειτα αστρονομικές παρατηρήσεις, κάθε μαύρη τρύπα παραμορφώνει τόσο πολύ το σημείο του χωροχρόνου όπου βρίσκεται και είναι τόσο πυκνή, ώστε ακόμη και το φως δεν μπορεί να διαφύγει από το βαρυτικό της πεδίο: έχει γίνει πλέον αόρατη, γι’ αυτό και ονομάζεται «μαύρη».

Μια δυσάρεστη συνέπεια αυτού του γεγονότος είναι ότι οι μαύρες τρύπες μόνον έμμεσα μπορούν να γίνουν «ορατές»: τα πανίσχυρα τηλεσκόπια μπορούν να εντοπίσουν τη θέση τους βασιζόμενα αποκλειστικά στις επιδράσεις που ασκούν οι μαύρες τρύπες στα γειτονικά ουράνια σώματα.

Χάρη σε αυτά τα φαινόμενα «αστρικού κανιβαλισμού» μάθαμε ότι μαύρες τρύπες υπάρχουν παντού, κυρίως στο κέντρο των Γαλαξιών.

Για παράδειγμα, στο κέντρο του δικού μας Γαλαξία έχουν εντοπιστεί με έμμεσο τρόπο τουλάχιστον δύο μεγάλες μαύρες τρύπες. Πώς διαπιστώθηκε αυτό; Παρατηρώντας την επιταχυνόμενη κίνηση των αστεριών γύρω από αυτές αλλά και τις ασυνήθιστες ριπές ενέργειας ή ακτινοβολίας που εκπέμπονται όταν ογκώδη αστρικά σώματα πέφτουν μέσα τους.

Ολα αυτά τα δεδομένα γύρω από τη φύση και τη λειτουργία των μαύρων οπών άρχισαν να συστηματοποιούνται θεωρητικά κατά τη δεκαετία του 1970. Και σε αυτήν τη γνωσιακή ανανέωση ήταν καθοριστικό το πρωτοποριακό έργο του Στ. Χόκινγκ, ο οποίος μελέτησε όσο κανένας άλλος τη δυναμική αυτών των φαινομένων.

Αυτές οι έρευνες τον οδήγησαν στο να αρνηθεί τη στατική εικόνα των μαύρων οπών, ενώ κατόπιν απέρριψε και τη δυνατότητα να διαθέτουν αυτές οι δομές έναν αυστηρά προκαθορισμένο, εξαρχής, «ορίζοντα γεγονότων» ο οποίος δήθεν τις περιβάλλει και εμποδίζει το φως να διαφεύγει από αυτές.

Ο «ορίζοντας γεγονότων» είναι μια καθαρά μαθηματική κατασκευή που ελάχιστη σχέση έχει με τη φυσική πραγματικότητα, αφού παραβιάζει τις αρχές τις κβαντικής μηχανικής.

Στη θέση λοιπόν αυτού ο Χόκινγκ αντιπροτείνει την ύπαρξη ενός πολύ πιο ευέλικτου και ρεαλιστικού «φαινομενικού ορίζοντα», ο οποίος μόνο πρόσκαιρα μπορεί να «φυλακίζει», δηλαδή να «αποτυπώνει» πληροφοριακά τις συνεχείς αλληλεπιδράσεις ύλης - ενέργειας μεταξύ της μαύρης τρύπας και του περιβάλλοντος κόσμου.

Πίσω από αυτές αλλά και τις πιο πρόσφατες «εκκεντρικές» ιδέες του Χόκινγκ κρύβεται η αναζήτηση της «κβαντικής βαρύτητας». Μιας, προς το παρόν, ανεπιτυχούς –αλλά καθόλου μάταιης!– προσπάθειας ενοποίησης της περιγραφής της βαρύτητας από τον Αϊνστάιν με την κβαντική περιγραφή του μικρόκοσμου. Το όνειρο δηλαδή της ενοποίησης της σχετικιστικής με την κβαντική περιγραφή του Σύμπαντος.

Η περιπετειώδης ζωή μιας παράλυτης ιδιοφυΐας

«Οι μαύρες τρύπες δεν είναι και τόσο μαύρες όσο τις περιγράφουν. Δεν είναι οι αιώνιες φυλακές που θεωρούσαμε κάποτε ότι είναι. Τα πράγματα μπορούν να βγαίνουν από μια μαύρη τρύπα και, δυνητικά, να καταλήγουν σε ένα διαφορετικό Σύμπαν», δήλωσε πρόσφατα στη Σουηδία ο Στ. Χόκινγκ

Ο Στιβεν Χόκινγκ γεννήθηκε στην Αγγλία στις 8 Ιανουαρίου 1942, ακριβώς 300 χρόνια μετά τον θάνατο του Γαλιλαίου, του «πατέρα» της νεότερης Φυσικής.

Δυστυχώς όμως το 1963, όταν ο νεαρός Βρετανός φυσικός ήταν 21 ετών, οι γιατροί διέγνωσαν μια σπάνια νευροεκφυλιστική ασθένεια, γνωστή ως νόσο Λου Γκέριγκ. Σύμφωνα με τις προβλέψεις τους, ο νεαρός φυσικός δεν θα ολοκλήρωνε ποτέ το διδακτορικό του, αφού θα ζούσε το πολύ δύο-τρία χρόνια ακόμη.

Ευτυχώς για τον ίδιο αλλά και για τη σύγχρονη επιστημονική σκέψη, οι πεσιμιστικές ιατρικές προβλέψεις διαψεύστηκαν και ο Στίβεν Χόκινγκ όχι μόνο ολοκλήρωσε με μεγάλη επιτυχία το διδακτορικό του, αλλά, τις επόμενες δεκαετίες, με το εντυπωσιακά πρωτοποριακό του έργο αναδείχθηκε στην παγκόσμια επιστημονική σκηνή σε έναν από τους μεγαλύτερους και δημοφιλέστερους πρωταγωνιστές της αστροφυσικής και της κοσμολογίας.

Για πάνω από μισόν αιώνα, αυτή η παράλυτη ιδιοφυΐα θα συνεχίσει ακαταπόνητα την επιστημονική έρευνα, τη διδακτική δραστηριότητα (από το 1979 έως το 2009 κατείχε την περίφημη Λουκασιανή Εδρα Μαθηματικών στο Κέιμπριτζ) και επιπλέον την ιδιαίτερα επιτυχή ακόμη και στο μη ειδικό κοινό συγγραφική δραστηριότητά της.

Σήμερα, στα 73 του χρόνια, εξακολουθεί, όπως είδαμε, να αντιστέκεται στον διανοητικό κομφορμισμό και να προκαλεί την παγκόσμια επιστημονική κοινότητα με τις πρωτότυπες ιδέες του. Ιδέες που ακόμη κι αν αποδειχθούν εσφαλμένες, είναι βέβαιο ότι συμβάλλουν αποφασιστικά στην πρόοδο της επιστημονικής σκέψης.

ΜΗΧΑΝΕΣ ΤΟΥ ΝΟΥ
Το επιστημονικό «ωροσκόπιο» του 2019
Πριν από μία εβδομάδα οι «Μηχανές του Νου» παρουσίασαν μερικές από τις πιο σημαντικές επιστημονικές κατακτήσεις του προηγούμενου έτους. Σήμερα, θα εστιάσουν σε ορισμένα ήδη αποφασισμένα και καταλεπτώς...
Το επιστημονικό «ωροσκόπιο» του 2019
ΜΗΧΑΝΕΣ ΤΟΥ ΝΟΥ
Θ. Τάσιος: μια ξενάγηση στα άδυτα της αρχαίας ελληνικής τεχνολογίας
Κορυφαίος ιστορικός της αρχαίας ελληνικής τεχνολογίας ο κ. Θεοδόσης Τάσιος, μας παρουσιάζει την αποφασιστική σημασία και την επικαιρότητά της καθώς και τις στενές σχέσεις εξάρτησης της σύγχρονης τεχνοεπιστήμης...
Θ. Τάσιος: μια ξενάγηση στα άδυτα της αρχαίας ελληνικής τεχνολογίας
ΜΗΧΑΝΕΣ ΤΟΥ ΝΟΥ
Η αισιόδοξη προσέγγιση για το παρόν και το μέλλον μας
Αραγε είναι μονόδρομος και καταστροφική η προοπτική της σταδιακής απανθρω­ποποίησης του ανθρώπινου είδους μέσω της βιοτεχνολογικής μας ανάπλασης; Ή μήπως έχουν τελικά δίκιο οι αισιόδοξοι προπαγανδιστές μιας...
Η αισιόδοξη προσέγγιση για το παρόν και το μέλλον μας
ΜΗΧΑΝΕΣ ΤΟΥ ΝΟΥ
Homo Deus: όνειρα τεχνολογικής θέωσης
Στο σημερινό άρθρο θα εξετάσουμε διάφορες εκδοχές της κυρίαρχης βιοπολιτικής προπαγάνδας για την επιβολή της δήθεν αναγκαίας και πολυπόθητης μετα-ανθρώπινης κατάστασης, όπως αυτή εκφράζεται στα βιβλία...
Homo Deus: όνειρα τεχνολογικής θέωσης
ΜΗΧΑΝΕΣ ΤΟΥ ΝΟΥ
Μετα-ανθρώπινα σενάρια επιβίωσης
Κατά την όψιμη Ανθρωπόκαινο εποχή που διανύουμε, η προοδευτική απανθρωποποίησή μας προκύπτει από έναν συνδυασμό υψηλής τεχνολογίας και βιοπολιτικής ασυδοσίας. Στις αρχές του εικοστού πρώτου αιώνα, διαφορετικές...
Μετα-ανθρώπινα σενάρια επιβίωσης
ΕΠΙΣΤΗΜΟΝΙΚΑ ΝΕΑ
Ιδρυμα Ευγενίδου: Εργαστήριο Τεχνολογίας UTech Lab
Το Ιδρυμα Ευγενίδου καλωσορίζει το μαθητικό κοινό με σειρά εντυπωσιακών δράσεων, που σκοπό έχουν να φέρουν τους μαθητές σε επαφή με την επιστήμη και την τεχνολογία και να τους εμφυσήσουν το ενδιαφέρον για...
Ιδρυμα Ευγενίδου: Εργαστήριο Τεχνολογίας UTech Lab

Η efsyn.gr θεωρεί αυτονόητο ότι οι αναγνώστες της έχουν το δικαίωμα του σχολιασμού, της κριτικής και της ελεύθερης έκφρασης και επιδιώκει την αμφίδρομη επικοινωνία μαζί τους.

Διευκρινίζουμε όμως ότι δεν θέλουμε ο χώρος σχολιασμού της ιστοσελίδας να μετατραπεί σε μια αρένα απαξίωσης και κανιβαλισμού προσώπων και θεσμών. Για τον λόγο αυτόν δεν δημοσιεύουμε σχόλια ρατσιστικού, υβριστικού, προσβλητικού ή σεξιστικού περιεχομένου. Επίσης, και σύμφωνα με τις αρχές της Εφημερίδας των Συντακτών, διατηρούμε ανοιχτό το μέτωπο απέναντι στον φασισμό και τις ποικίλες εκφράσεις του. Έτσι, επιφυλασσόμαστε του δικαιώματός μας να μην δημοσιεύουμε ανάλογα σχόλια.

Σε όσες περιπτώσεις κρίνουμε αναγκαίο, απαντάμε στα σχόλιά σας, επιδιώκοντας έναν ειλικρινή και καλόπιστο διάλογο.

Η efsyn.gr δεν δημοσιεύει σχόλια γραμμένα σε Greeklish.

Τέλος, τα ενυπόγραφα άρθρα εκφράζουν το συντάκτη τους και δε συμπίπτουν κατ' ανάγκην με την άποψη της εφημερίδας