In chaotischen Systemen kann bereits ein kleiner Sprung einen Kaskadeneffekt hervorrufen, der sich auf das Endergebnis auswirkt. Dies ähnelt dem Schmetterlingseffekt, bei dem bereits ein kleiner Flügelschlag zu einem Hurrikan auf der anderen Seite der Welt führen kann.
Die theoretischen Physiker Douglas Stanford und Stephen Schenker haben gezeigt, dass Schwarze Löcher auf Quantenebene ein chaotisches Verhalten zeigen, das dem Schmetterlingseffekt ähnelt. Das Vornehmen von Änderungen an einem Schwarzen Loch - selbst wenn es so klein ist wie das Einfallen eines einzelnen Partikels - kann sein Verhalten ändern.
Der Schlüssel zum Verständnis dieses Chaos ist, dass Schwarze Löcher nicht ganz schwarz sind. Weltraumgiganten emittieren einen schwachen Dunst von Partikeln - die Überreste von Paaren virtueller Partikel, die ständig im Weltraum auftauchen. Wenn dies am Horizont eines Schwarzen Lochs geschieht, können einige der Partikel entweichen und die heutige Hawking-Strahlung erzeugen. Das Studium beleuchtet die chaotische Natur der Schwarzen Löcher. Stanford und Schenker haben darüber in einem Artikel geschrieben, der 2014 im Journal of High Energy Physics veröffentlicht wurde.
Stellen Sie sich vor, Sie werfen ein Elektron in ein Schwarzes Loch - eine kleine Veränderung für einen monströsen Riesen. Dieses kleine Ding verändert jedoch die Hawking-Strahlung, ähnlich wie ein Schmetterling mit den Flügeln schlägt und die Richtung eines entfernten Bootes ändert.
Schematische Beschreibung der Hawking-Strahlung.
Die Zugabe eines Teilchens erhöht die Masse des Schwarzen Lochs und erweitert seinen Ereignishorizont - die Grenze, über die hinaus nichts herauskommen kann. Hawking-Strahlung, die sonst emittiert worden wäre, bleibt im expandierenden Schwarzen Loch eingeschlossen. Was wie eine kleine Veränderung schien, hat weitreichende Konsequenzen - reines Chaos.
Stanford erweiterte diese Idee. Er, Schenker und Juan Maldacena vom Institute for Advanced Study veröffentlichten 2016 im Journal of High Energy Physics einen Artikel, in dem sie theoretisch zeigten, dass die Folgen selbst einer kleinen Änderung eines Schwarzen Lochs so schnell wie physikalisch möglich zunehmen. Diese Zunahme der Folgen macht Schwarze Löcher zum chaotischsten System.
Durch die Untersuchung des Zusammenhangs zwischen kleinen Teilchen und riesigen Schwarzen Löchern hoffen die Wissenschaftler, den komplizierten Konflikt zwischen den wichtigsten Theorien der Physik zu lösen. Ziel ist es, eine Theorie der Quantengravitation zu formulieren, indem Quantenmechanik und allgemeine Relativitätstheorie kombiniert werden. Ihre Inkonsistenz zeigt an, dass im Kern jeder Theorie etwas nicht stimmt. Stanfords neue Ideen zu Schwarzen Löchern werden Wissenschaftlern helfen, eine Lösung zu finden.
Werbevideo:
"Er könnte einer dieser seltenen Menschen sein, die die Richtung der Wissenschaft wirklich ändern", sagt Schenker. "Ich kann es kaum erwarten herauszufinden, ob ich Recht habe oder nicht."
Vladimir Guillen
