Kaotikus rendszerekben akár egy kis ugrás is olyan kaszkád hatást válthat ki, amely befolyásolja a végeredményt. Ez hasonló a pillangóhatáshoz, amelyben még egy kis szárnycsapás is hurrikánhoz vezethet a világ másik oldalán.
Douglas Stanford és Stephen Schenker elméleti fizikusok kimutatták, hogy kvantumszinten a fekete lyukak kaotikus viselkedést mutatnak, hasonlóan a pillangóhatáshoz. A fekete lyuk megváltoztatása - még olyan kicsi is, mint ha egyetlen részecskét ejtenénk bele - megváltoztathatja viselkedését.
A káosz megértésének kulcsa az, hogy a fekete lyukak nem teljesen feketék. Az űróriások halvány részecske-párát bocsátanak ki - virtuális részecskepárok maradványai, amelyek folyamatosan megjelennek az űrben. Amikor ez egy fekete lyuk horizontján történik, a részecskék egy része el tud menekülni, ami ma Hawking-sugárzásnak nevezhető. Tanulmányozása rávilágít a fekete lyukak kaotikus jellegére. Stanford és Schenker erről a Journal of High Energy Physics 2014-ben megjelent cikkében írtak.
Képzelje el, hogy egy elektront bedob egy fekete lyukba - kisebb változás egy szörnyű óriás számára. Ez az apróság azonban megváltoztatja a Hawking-sugárzást, akárcsak egy pillangó, amely csapkodja szárnyait és megváltoztatja egy távoli hajó irányát.
Hawking-sugárzás sematikus leírása.
Egy részecske hozzáadása növeli a fekete lyuk tömegét, és kitágítja eseményhorizontját - azt a határt, amelyen túl semmi sem kerülhet ki. Az egyébként kibocsátott Hawking-sugárzás csapdában marad a táguló fekete lyuk belsejében. Ami kisebb változásnak tűnt, annak messzemenő következményei vannak - a tiszta káosz.
Stanford kibővítette ezt az ötletet. Ő, Schenker és Juan Maldacena, a Haladó Tanulmányok Intézetének munkatársai 2016-ban publikáltak a Journal of High Energy Physics folyóiratban, amelyben elméletileg kimutatták, hogy a fekete lyukban még egy kis változás következményei is a lehető leggyorsabban növekednek. Ez a következmények növekedése a fekete lyukakat teszi a leg kaotikusabb rendszerré.
A kis részecskék és az óriási fekete lyukak kapcsolatának tanulmányozásával a tudósok abban reménykednek, hogy feloldják a fizika legfontosabb elméletei közötti bonyolult konfliktust. A cél a kvantumgravitáció elméletének megfogalmazása a kvantummechanika és az általános relativitáselmélet kombinálásával. Következetlenségük azt jelzi, hogy minden elmélet középpontjában valami nincs rendben. Stanford új ötletei a fekete lyukakról segítenek a tudósoknak megoldást találni.
Promóciós videó:
"Lehet, hogy azon ritka emberek közé tartozik, akik valóban megváltoztatják a tudomány irányát" - mondja Schenker. - Alig várom, hogy megtudjam, igazam van-e vagy sem.
Vladimir Guillen