מאמר שפרסם לאחרונה סטיבן הוקינג עורר סערה רבה, ואפילו הוביל את חדשות הטבע שהצהיר כי אין חורים שחורים. כפי שכתבתי בפוסט קודם, זה לא בדיוק מה שטען הוקינג. אולם כעת ברור כי הטענה של הוקינג לגבי חורים שחורים אינה נכונה מכיוון שהפרדוקס שהוא מנסה לטפל בו אינו פרדוקס אחרי הכל.
הכל מסתכם במה שמכונה פרדוקס חומת האש לחורים שחורים. המאפיין המרכזי של חור שחור הוא אופק האירועים שלו. אופק האירועים של חור שחור הוא בעצם נקודת האל חזור כשמתקרבים לחור שחור. בתורת היחסות הכללית של איינשטיין, אופק האירועים הוא המקום בו המרחב והזמן מעוותים כל כך מכוח הכובד שלעולם לא תוכלו לברוח. חצו את אופק האירועים ואתם לכודים לנצח.
אופי חד כיווני זה של אופק אירועים היה זה מכבר אתגר להבנת הפיזיקה של הכבידה. לדוגמה, נראה שאופק אירועים של חור שחור יפר את חוקי התרמודינמיקה. אחד העקרונות של התרמודינמיקה הוא ששום דבר לא צריך להיות טמפרטורה של אפס מוחלט. אפילו דברים קרים מאוד מקרינים מעט חום, אבל אם חור שחור לוכד אור אז זה לא מפיח שום חום. אז לחור שחור יהיה טמפרטורה של אפס, וזה לא אמור להיות אפשרי.
ואז בשנת 1974 סטיבן הוקינג הדגים כי חורים שחורים אכן מקרינים אור בגלל מכניקת הקוונטים. בתורת הקוונטים ישנם גבולות למה שניתן לדעת על אובייקט. לדוגמה, אינך יכול לדעת מה האנרגיה המדויקת של אובייקט. בגלל אי ודאות זו, האנרגיה של מערכת יכולה להשתנות באופן ספונטני, כל עוד הממוצע שלה נשאר קבוע. מה שהדגים הוקינג הוא כי בסמוך לאופק האירועים של חור שחור יכולים להופיע זוגות של חלקיקים, שבהם חלקיק אחד נלכד בתוך אופק האירועים (מצמצם מעט את מסת החורים השחורים) ואילו השני יכול לברוח כקרינה (סוחב מעט מה אנרגיה של חור שחור).
בעוד שקרינת הוקינג פתרה בעיה אחת עם חורים שחורים, היא יצרה בעיה נוספת המכונה פרדוקס חומת האש. כאשר חלקיקים קוונטיים מופיעים בזוגות, הם מסתבכים, כלומר הם קשורים בצורה קוונטית. אם חלקיק אחד נלכד על ידי החור השחור, והשני בורח, אז הטבע הסבוך של הזוג נשבר. במכניקת הקוונטים, היינו אומרים כי צמד החלקיקים מופיע במצב טהור, ונראה שאופק האירועים ישבור את המצב הזה.
בשנה שעברה הוכח שאם קרינת הוקינג נמצאת במצב טהור, אזי או שהיא לא יכולה להקרין בדרך הנדרשת על ידי התרמודינמיקה, או שהיא תיצור חומת אש של חלקיקים בעלי אנרגיה גבוהה בקרבת פני אופק האירועים. זה נקרא לעתים קרובות פרדוקס חומת האש מפני שלפי תורת היחסות הכללית אם אתה קרוב לאופק האירוע של חור שחור אסור שתבחין בשום דבר חריג. הרעיון הבסיסי של תורת היחסות הכללית (עקרון השוויון) מחייב שאם אתה נופל בחופשיות לעבר אופק האירועים, לא תהיה חומת אש גועשת של חלקיקי אנרגיה גבוהה. במאמרו הציע הוקינג פיתרון לפרדוקס זה בכך שהציע כי לחורים שחורים אין אופקי אירועים. במקום זאת יש להם אופקים לכאורה שאינם דורשים חומת אש לציית לתרמודינמיקה. מכאן ההכרזה על "לא עוד חורים שחורים" בעיתונות הפופולרית.
אבל פרדוקס חומת האש מתעורר רק אם קרינת הוקינג במצב טהור, ומסמך בחודש שעבר של סבין הוסנפלדר מראה כי קרינת הוקינג אינה במצב טהור. בעיתונתה, הוסנפלדר מראה כי במקום להיות בגלל זוג חלקיקים מסתבכים, קרינת הוקינג נובעת משני זוגות של חלקיקים מסתבכים. הזוג הסבוך האחד נלכד על ידי החור השחור, ואילו הזוג האחר הסבוך בורח. התהליך דומה להצעה המקורית של הוקינג, אך חלקיקי הוקינג אינם במצב טהור.
אז אין שום פרדוקס. חורים שחורים יכולים להקרין באופן שמסכים עם התרמודינמיקה, ולאזור הסמוך לאופק האירועים אין חומת אש, בדיוק כפי שדורשת תורת היחסות הכללית. אז ההצעה של הוקינג היא פיתרון לבעיה שאינה קיימת.
מה שהצגתי כאן הוא סקירה מאוד גסה של המצב. העברתי חלק מההיבטים היותר עדינים. לקבלת סקירה מפורטת יותר (וברורה להפליא) עיין בפוסט של אית'ן סייגל בבלוג שלו מתחיל במפץ! בדוק גם את הפוסט בבלוג של Sabine Hossenfelder, Back Reaction, שם היא מדברת על הנושא בעצמה.
