Musta auku sisenemise hetkel jaguneks reaalsus kaheks: ühes põleks ta ära, teiseks liiguks ta mustas augus edasi ega saaks viga.
Musta augu tekkeks sobivalt tiheda mateeria saab luua ainult suur täht, mille põlemismaterjal on otsa saanud ja mis oma raskuse tõttu sissepoole kokku vajub. Tekib nii tugev gravitatsiooniväli, et selle eest ei põgene isegi valgus.
Musta augu näivat piiri nimetatakse sündmuste horisondiks, mõnikord ka lõkspinnaks või Schwarzschildi raadiuseks, ehkki see viimane pole täpne. See on punkt, kus külgetõmbejõud alistab valguse püüde põgeneda. Kui see piir ületada, pole enam pääsu.
Sündmuste horisont
Sündmuste horisont on energiast tulvil ja sealt väljub tavalisse kosmilisse ruumi kuumi osakesi. Seda nimetatakse Hawkingi radiatsiooniks, kuulsa Stephen Hawkingi järgi, kes selle olemasolu ennustas. Must auk kiirgab aja jooksul kogu oma massi kosmilisse ruumi ja siis haihtub.
Sügavamale musta auku liikudes tõmbub ruum aina enam kaardu ja on musta augu keskel lõpmatult kaardus. See on singulaarsus. Aeg ja ruum kui ideed kaotavad oma tähtsuse ning füüsikaseadused enam ei kehti (sest põhinevad ruumi ja aja mõistete kasutamisel).
Keegi ei tea, mis siin toimub. Aga fantaseerime, mida näeks see, kes jälgib ohutust kaugusest, kuidas sa musta auku kaod.
Ta näeks sinu kuju välja venimas ja moondumas nagu suurendusklaasi all. Mida lähemal horisondile, seda rohkem tunduks su liikumine aeglustuvat. Kui sa üritaks jälgijale näiteks valgussignaale saata, jõuaks su sõnumid temani üha aeglasemalt, kuna valguslained veniks aina madalamatele, punasematele sagedustele.
Horisondini jõudes näeks jälgija sinu kujutist seiskumas nagu siis, kui ekraanil jooksev film pausile panna. Kujutis püsiks liikumatult, horisondile laiali venitatud, sina kasvava kuumuse võimuses. Ruumi venimine, aja seiskumine ja Hawkingi radiatsiooni kuumus muudaks sind tuhaks.
Mis aga juhtuks sinu, musta auku sisenenu, vaatenurgast? See on isegi veidram. Sinu seisukohast... ei muutuks midagi! Sa püsiksid vabalanguses ega tajuks midagi, ei liikumist, kuumust ega muud. Sündmuste horisondi loob ju vaatenurk. Sinu seisukohast seda ei olegi olemas.
Kui must auk oleks pisem, võiks gravitatsioonijõud sind spagetiks venitada, sest see oleks jalgade juures palju tugevam kui pea juures. Aga meie hüpoteetilise tohutusuure musta augu puhul oleks sind spagetistavad jõud liiga nõrgad, et endast märku anda.
Piisavalt suures mustas augus võiksid sa elada singulaarsuses üsna tavalist elu, kuni see oma lõpule jõuab. Must auk väänab aega ja ruumi nii äärmuslikult, et nende horisondil vahetaksid ruum ja aeg oma rolli. Mingis mõttes oleks just aeg see, mis tõmbab sind singulaarsuse poole. Sa ei saaks ümber pöörata ja mustast august põgeneda, sest sa ei saa aega tagasi pöörata ja minevikku reisida.
Jälgija seisukohast oled sa horisondil tõesti ära põlenud, tuhaks, mille ta saaks teoreetiliselt kokku koguda ja lähedastele koju saata. Loodusseaduste põhjal peaksid sa jääma mustast august väljaspoole (jälgija vaatenurgast), kuna kvantfüüsika kinnitab, et info ei saa kunagi lõplikult kaduda. Kui sa päris kaoksid, rikuks see jälgija süsteemis füüsikaseadusi.
Füüsikaseadused eeldavad samas, et sa saaksid horisondilt läbi seilata, ilma et ärapõlemist või üldse midagi erilist juhtuks. Muidu see läheks vastuollu Einsteini üldise relatiivsusteooriaga.
Füüsikaseadused näeksid kokkuvõttes ette, et sa eksisteeriksid nii mustast august väljaspool tuhana ja musta augu sees elusa ja tervena. Leidub ka füüsikaseadus, mis ütleb, et infot ei saa kloonida. Sa pead olema kahes kohas korraga, kuid sinust saab olla ainult üks eksemplar.
Füüsikud kutsuvad seda vastuolulist seisu musta augu infoparadoksiks. Nad leidsid 1990. a ka võimaluse sellele lahendus leida.
Leonard Susskind avastas, et paradoksi tegelikult polegi, sest keegi ei näe su klooni. Seni mitu korda mainitud jälgija näeb sinust ainult üht eksemplari. Sina endast ka. Ja puudub kolmas jälgija, kes näeks korraga mustast august väljas- ja seespool toimuvat. Nii et füüsikaseadused ei saa olema rikutud.
Samas võib tekkida tahtmine välja uurida, kumb lugu on tõene. Kas sa oleksid sellise olukorra puhul tegelikult surnud või elus?
AMPS
2012. a suvel sündis aga nelja füüsiku (Ahmed Almheiri, Donald Marolf, Joe Polchinski, James Sully ehk kollektiiv AMPS) mõtteline eksperiment, mis ähvardas kõik mustade aukude kohta teadaoleva pea peale pöörata.
AMPS taipas: Susskindi lahendus on seotud tõigaga, et sinu ja jälgija tõe erinevusi vahendab südndmuse horisont. Sellel pole tähtsust, et jälgija nägi sinu tuhka musta augu juures, sest horisnt ei võimaldanud tal näha sinu teist versiooni mustas augus edasi hõljumas.
Aga mis siis, kui horisonti ei peaks ületama ja teisel pool toimuva saaks ikka välja uurida?
Siin tuleb appi kvantfüüsikast tuttav trikk, mida Einstein nimetas tontlikuks kaugmõjuks (spooky action-at-a-distance).
See juhtub, kui ruumis eraldatud kahed osakesed salapärasel viisil kokku saavad. Nad on osa nähtamatust tervikust, nii et kummaski osakesekogumis poleks kogu vajalikku infot nende kirjeldamiseks. See asuks hoopis jubedas ühenduslingis nende vahel.
AMPSI idee oli umbes järgnev. Oletame, et jälgija saab osa infost horisondi lähedalt, nimega A. Kui tema lugu on tõene ja sa oled Hawkingi kiirguse keskel põlenud, siis A peab olema põimunud infoga B, mis on samuti osa kuumast kiirguspilvest.
Teisalt, kui tõene on sinu lugu ja sa oled teiselpool sündmuse horisonti elus ja terve, siis A peab olema põimunud hoopis erineva infoga C, mis asub kusagil mustas augus.
Iga infokilluga saab luua ühe põimumise. A saab põimuga B või C-ga, mitte mõlemaga. Nii et jälgija võtab info A, kodeerib lahti selle põimumise ja saab vastuseks B või C.
Kui vastus on C, võidab sinu lugu, aga rikutakse kvantmehaanika seadusi. Kui A põimub C-ga, mis on sügaval mustas augus, siis see infokild on jälgijale igaveseks kadunud. See rikub aga kvantseadust, et info ei saa eales kaduda.
Kui aga jälgija kodeerimismasin leiab, et A on põimunud B-ga, siis võidab jälgija ja kaotab üldine relatiivsusteooria. Kui A põimus B-ga, siis tõene on vaid jälgija lugu ja sina oled ära põlenud.
Alguses tagasi
Mis siis ikkagi juhtub, kui sa musta auku sisened? Vastust ei tea keegi ja see on füüsikas üks enimvaieldud teemasid.
Füüsikud on püüdnud üldist relatiivsusteooriat ja kvantmehaanikat lepitada juba enam kui sajandi jooksul, teades, et üks või teine peab järele andma. Ärapõlemise paradoksi lahendus peaks ütlema, kumb järele andma peaks, ja aitama universumi kohta isegi sügavama teooria luua.
Üks vihje võib peituda jälgija kodeerimismasinas. Millega A on põimunud on nii keerukas probleem, et füüsikud Daniel Harlow (USAs New Jerseys asuva Princetoni ülikooli juurest) ja Patrick Hayden (USAs Californias asuva Stanfordi ülikooli juurest) otsustasid hinnata, kui ruttu seda lahendada saaks.
Nad avaldasid 2013. aastal, et isegi füüsikaseadustega kooskõlas olev kiireimal arvutil kuluks põimumise lahtikodeerimiseks ülimalt kaua aega. Selleni jõudmise ajaks oleks meie loo keskmes olev must auk juba ise haihtunud.
Kokkuvõttes oleks tõese loo leidmine jälgijale liiga keerukas probleem. See tähendab, et mõlemad variandid on korraga tõesed ja reaalsus intrigeerival kombel jälgijast sõltuv, kõik füüsikaseadused rikkumata ja kedagi ei ohustaks tulesurm.
See annab füüsikutele uut mõtlemisainet: keerukate arvutuste ja ruumi-aja vahelised sidemed. See võib viidata millelegi veel sügavamale.
See ongi mustade aukude puhul huvitav. Need pole lihtsalt kosmoses reisijate jaoks segavad takistused. Need on teoreetilised laborid, mis suurendavad füüsikaseadustes leiduvaid konkse nii suureks, et neid ei saa enam ignoreerida.
Kui reaalsuse tõelise loomuse saladust kusagilt otsida, on must auk parim koht, kust otsida. Parem oleks seda teha tõenäoliselt välisvaatlejana, kuni see ärapõlemise asi selgeks saab. Või tasub lihtsalt jälgija sisse saata. Nüüd ongi juba tema kord!
