Mustad augud polegi nii ihnsad

Descartes võib olla rahul. Tal oli õigus, kui ta ütles, et mõtlen – tähendab elan. Nüüdisaja üks tuntumaid teadlasi Stephen Hawking ei suuda juba paarkümmend aastat maailmaga suhelda muidu kui arvuti juhitud kõnesüntesaatori vahendusel. Ning juhtida arvutit vaid oma ühe käe paari sõrme märkamatute liigutustega. Sellest hoolimata ei kahtle keegi, et ta elab. Sest ta ju mõtleb. Ja kes mõtleb, see ka tunnistab, et vahel eksib. Eksid, tähendab – elad. Nüüd tunnistas Hawking oma suurt eksimust. Kui tal sedapuhku on õigus, õppisid füüsikud 30 aastat valede õpikute järgi.

Minevik, mida ei saa mäletada

Hawking, ise omamoodi must auk, mõtleb mustadele aukudele. Laiemalt öeldes siiski Universumile ja selle ehitusele. Ning paratamatult jäävad sel juhul mustad augud jalgu. Hawking, kes 30 aastat tagasi lõi musta augu teooria, tunnistas nüüd pärast pikka mõttetööd üles, et ta eksis. Must auk ei olegi nii must ja halastamatu, kui ta alul arvas.

Musta augu nime all mõtlevad füüsikud sellist objekti, kust ei saa miski pageda, kuna paokiirus ületab valguse kiiruse. Et miski ei saa valgusest kiiremini liikuda, siis ei pääse ka miski mustast august välja. Must auk võib tekkida mis tahes ainest, kui seda on piisavalt palju. Vähemalt kahe meie Päikese jagu. Siis hakkab täht üha kokku tõmbuma, kuni selle tihedus saab nõnda suureks, et sulgub iseendasse. Aeg jõuab lõpule.

Hawking musta auku välja ei mõelnud. Selle peale tuli juba 1783. aastal Inglise teadlane John Mitchell. Kuid tema lähtus Newtoni füüsikast, milles aeg on absoluutne ja jätkub peatumatult, mis ka ei juhtuks. Klassikalises füüsikas mustad augud tuleviku ennustamise võimalust ei puudutanud. Hoopis teine olukord on üldrelatiivsusteoorias. Kui mustas augus sisalduv info läheb kaotsi, ei saa me enam teada, mis juhtus minevikus.

Nii nagu musta kassi öösel ei näe, ei näe ka musta auku ennast. Kuid seda saab jälgida kaudselt. Näiteks siis, kui must auk tiirleb ümber mõne tähe. Siis mõjutab see tähe käitumist, misläbi saab eeldada musta augu olemasolu. Tõmbab näiteks ainet tähelt endasse. Seeläbi täht kuumeneb. Kui astronoomidel veab, siis saavad nad isegi kaudselt mõõta musta augu massi ja suurust. Ka arvavad astronoomid, et supermassiivsed mustad augud istuvad paljude galaktikate keskmes. Ja vähe sellest – paljud täheteadlased oletavad ka tillukeste mustade aukude olemasolu.

Kiirgav mustus

Hawking tuli 1975. aastal lagedale mõttega, et must auk siiski kiirgab ja lõppude lõpuks kuivab kokku. Kuid mingil juhul ei anna must auk teada, mis sees toimub. Tähendab, infot sellest kätte ei saa – nii nagu ei saa pankuri käest infot, mida sinu rahaga tegelikult tehakse.

62-aastane Hawking, kes põeb liikumisvõimet halvavat Lou Gehrig’i tõbe, kõneleb, puudutades arvutikuvarit, mis tõlgib tema sõnad kõnesüntesaatori abil kuuldavaks. Tema kuulsamaid teooriaid pärineb 1973. aastast ja käsitleb mustade aukude teket ning kadumist Universumis. Nimelt väidab Hawking, et kvantefektid sunnivad musti auke kiirgama osakesi. Selle tulemusena must auk aurustub, nii et algsest massist ei jää järele mitte kui midagi. Ent moodustumise käigus neelavad mustad augud hulgaliselt andmeid – auku kukkuvate osakeste omadusi ja seisundeid. Ja kuigi kvantmehaanika nõuab, et informatsioon peaks säilima, kaotab must auk selle kiirates. Hawking väitis, et see kaotus on korvamatu – info lihtsalt haihtub kusagile. “Mustad augud kaotavad informatsiooni Universumi meie piirkonnast,” ütles Hawking. Must auk on ala, kust pole võimalik põgeneda lõpmatusse. “Ja paistab, et mustad augud kaovad lõpuks täielikult, võttes endaga kaasa selle informatsiooni, mis neile sisse kukkus.”

Selline informatsiooni kadumine on vastuolus kvantmehaanika reeglitega. Hawking väitis aga siiani, et mikromaailmas kehtiv kvantmehaanika lakkab hiiglaslikes gravitatsiooniväljades toimimast.

Tal oli ka oponente, ning kuulsamaid neist samas Cambridge’i ülikoolis töötav Roger Penrose, kes väidab, et informatsiooni kadu pole pöördumatu. Seesama Penrose, kellega koos Hawking 1968. aastal näitas, et Universum algas Suurest Paugust.

Penrose’i ja Hawkingi vaidlus puudutab nii kvantteooria kui ka kogu Universumi tulevikku. Täpsemalt seda, kuidas Universum edasi areneb ning miks pole aeg sümmeetriline. Miks oli Universumi tekkides olukord teistsugune kui kaugel tulevikus?

Hawking nõustus, et algne Suur Pauk ja finaalne Suur Prõks on erinevad, ent ta ei arvanud, et aja ebasümmeetria oleks loodusseadustele omane. Erinevus tuleb viisist, kuidas Universum on programmeeritud. Hawking postuleeris teatavat laadi demokraatia, toetades seisukohta, et Universumis pole ühtki erilist punkti, ja järelikult sellel piire polegi. Tema arvates tõestab seda mikrolainelise taustkiirguse ühtlasus. “Mida me kutsume Universumi alguseks, paistab olevat väga sile ja korrapärane. Kui Universum aga jälle kokku variseb, on see väga korrapäratu ja ebaregulaarne.” Kuidas aga saavad aja kaks otsa olla erinevad? Miks ühes otsas on häiritused väikesed ja teises suured? Hawkingi arvates on asi selles, et välja võrranditel, mis kirjeldavad meie maailma, on kaks võimalikku lahendit. “Üks lahend vastab aja ühele, teine teisele otsale,” ütleb eesti keeleski ajakirjas Akadeemia avaldatud bestselleri “Aja lühilugu” autor. “See seletab ka, miks tass pigem kukub laualt maha ja puruneb, kui põrandal end kildudest kokku kogub ja lauale tagasi hüppab.”

Kuidas ennustada tulevikku

“Reaalsus pole lakmuspaberiga testitav,” resümeeris Hawking positivistlikult, “ainus, mida võime tahta, on, et teooria peab ennustama katsetulemusi.” Ent tema oponent Penrose on veendunud, et kvantmehaanikat tuleb suurte esemete kirjeldamiseks muuta ning et on olemas mingid erilised kvantseisundid, mis seonduvad teadvusega. “Penrose on platonist,” kommenteeris Hawking.

Hawking ongi omamoodi mängur. Et saavutada tähelepanu, on ta mänginud oma haigusele. Millest võib pikalt ja laialt lugeda tema koduleheküljelt. Lahutanud naisest ja abiellunud hooldajaga. Avaldanud populaarteaduslikus raamatus oma lapselapse foto. Mänginud filmis “Star Trek” pokkerit ühe laua taga koos Newtoni ja Einsteini ja komandör Dataga. Ning joonud Simpsonite multifilmi sarjas baaris Horneriga, lootes, et saab tollelt loodrilt varastada idee, et Universum on sõõrikukujuline.

Nüüd siis tunnistas Hawking, et ta eksis. Ja saavutas jälle üle mõne aja meedia tähelepanu. Hawking kinnitas 21. juulil Dublinis toimunud konverentsil, et must auk ikkagi annab välja ka mingit informatsiooni.

Miks see must auk ja selle elu ikka nii tähtis on? Küsimus on tuleviku ennustamise võimalikkuses. Kui mustas augus ei kehti isegi kvantmehaanika tõenäosuslik põhjuslikkus, siis pole lootagi, et saaksime ennustada Universumi tulevikku. Igatahes mitte piisava täpsusega.

Hoolimata sellest, et Hawking 30 aastat arvas end olevat tõestanud tuleviku ennustamise võimatuse, on ta meediale siiski aeg-ajalt tulevikku ennustanud. Tõsi küll, seda väiksema maa peale kui Universumi mastaabid seda eeldaksid.

Nii arvas ta möödunud sajandi lõpul, et 21. sajand ei näe mitte mingil juhul välja nagu mingi episood filmist “Star Trek”, kus “inimesed on 400 aasta pärast loomult samasugused”. Selle asemel astuvad lavale geneetiliselt kavandatud inimesed, tahame me seda või mitte. Tema sõnul toob teaduse ja tehnoloogia kombinatsioon esile uusi enneolematuid võimalusi, sealhulgas paremad inimesed. “Kui meil pole just totalitaarset maailmakorda, loob keegi kusagil parendatud inimesed,” ütles ta, selgitades, et tema ilmtingimata sellist suunda ei poolda.

Hawkingiga musta augu informatsioonikao peale kihlveo võinud füüsik John Priskill tunnistas pärast Hawkingi loengut, et ei saanud sellest põrmugi aru. Ning ootab nüüd ära, mil Hawking oma järeldused trükis avaldab.

Või arvate teie teisiti? Olgu. Toon siis Hawkingi ettekande kokkuvõtte, nii nagu see konverentsil välja jagati. Julgen ajakirjandusele saadetud kokkuvõtte siinkohal tõlgituna avaldada, kui ebatäpne see ka välja ei kukkunud. “Eukleidilise kontuuriintegraali üle kogu topoloogiliselt triviaalse meetrika saab võtta aja lõigustamise teel ja on seega unitaarne, kui seda analüütiliselt Lorentsi omani jätkata. Teiselt poolt on kontuuriintegraal üle kõigi topoloogiliselt mittetriviaalsete meetrikate asümptootiliselt sõltumatu algolekust. Järelikult on totaalne kontuuriintegraal unitaarne ja mustade aukude moodustumisel ning aurustumisel informatsioon ei kao. Viis, kuidas info välja pääseb, näib olevat, et tõeline sündmuste horisont ei moodustu kunagi, moodustub ainult näiv horisont.” Nii et nüüd peaks must auk selge olema. Või kuidas?