Wie eingangs erwähnt wollen wir uns jetzt mit den schwarzen
Löchern beschäftigen.
Wenn eine Sonne ihren Brennstoffvorrat aufgebraucht hat, dann
fehlt der innere Druck der durch die Kernverschmelzung bestand und die
Gravitationskräfte der eigenen Masse sind in der Lage die Materie zusammenzuziehen.
Je nach Größe der ehemaligen Sonne bzw. der Menge des
Restmaterials entstehen dann verschiedene Objekte.
Braune Zwerge; Neutronensterne sind Beispiele dafür.
Ist die
Menge des Restmaterials aber noch so groß, dass die Gravitationskräfte in der
Lage sind die Bahnen der Neutronen um die Atomkerne zu beeinflussen, sprich auf
innere Bahnen springen zu lassen, dann erfolgt ein Gravitationskollaps. Das
Zusammenziehen setzt sich dann ungebremst fort, bis schließlich die gesamte Materie
"zusammen gebacken" ist. Egal wie heiß solch ein Gebilde dabei geworden ist,
auch Wärme- und Lichtstrahlen sind dann nicht mehr in der Lage, dieses Gebilde
zu verlassen, weil sie durch die eigene starke Anziehungskraft daran gehindert werden.
Es entsteht ein Gebilde, dass allgemein als schwarzes Loch bezeichnet
wird.
Jetzt könnte man glauben, das dies das absolute Ende wäre. Aber
dem ist nicht so.
Ein schwarzes Loch kann trotzdem Energie verlieren.
Schwarze Löcher
können sich dunkel an ihr früheres Leben erinnern
Die Stringtheorie widerlegt die These, jede Information
werde bei der Bildung der Schwarzen Löcher vernichtet
"Schwarze Löcher haben keine Haare." So hat der Physiker
John Wheeler einmal die Aussage auf den Punkt gebracht,
wonach
Schwarze Löcher keinerlei Informationen mehr über die
Sterne oder die anderen Objekte, aus denen sie entstanden
sind, enthalten. Doch Physiker der
Ohio State University in Columbus haben jetzt mit
Hilfe der
Stringtheorie gezeigt, dass Schwarze Löcher sehr wohl
die "Erinnerung" an ihre früheren Selbst noch in sich
tragen.
Samir Mathur und seine Kollegen präsentieren ihre
Rechnung in der Fachzeitschrift
Nuclear Physics B (Bd. 680, S. 415).
Gemäß der klassischen Theorie Schwarzer Löcher, die im
wesentlichen aus Einsteins
Allgemeiner Relativitätstheorie hervorgeht, ist ein
Schwarzes Loch mit nur drei Eigenschaften vollständig
charakterisiert: Das sind seine Masse, sein Drehimpuls und
seine Ladung. Aus welcher Art von Sternen oder Materie das
Schwarze Loch hervorgegangen ist, spielt keine Rolle mehr.
Diese Information ist unwiderruflich vernichtet.
Ein schwarzes Loch entsteht aus dem Gravitationskollaps
eines schweren Sterns. Seine eigene Schwerkraft quetscht
den Stern – so die Aussage der klassischen Theorie –
förmlich zu einem Punkt zusammen, der so genannten
Singularität. Umgeben ist diese Singularität von dem
so genannten
Ereignishorizont, dem "Point of no Return". Alles, was
diesen Horizont überschreitet, einschließlich Licht, wird
in die Singularität gezogen.
Zwischen der Singularität und dem Ereignishorizont ist
gemäß der klassischen Theorie buchstäblich nichts. "Das
Problem mit der klassischen Theorie ist, dass man zur
Bildung des Schwarzen Loches jede Kombination von Teilchen
und Materie benutzen kann – Protonen, Elektronen, Sterne,
Planeten – egal was, es macht keinen Unterschied. Es gibt
Milliarden von Möglichkeiten, ein Schwarzes Loch zu machen
– das Endprodukt ist immer das Gleiche", erklärt Mathur.
Und hier liegt das Problem. Die
Quantenmechanik verlangt die zeitliche Umkehrbarkeit
aller physikalischen Gesetze. Ein Beispiel aus der
klassischen Physik: Würde man einem Physiker einen
Billardtisch mit vielen sich bewegenden Kugeln zeigen,
dann könnte er aus der Lage und der Geschwindigkeit der
einzelnen Kugeln die Vergangenheit der Kugeln berechnen,
also die Wege, die die Kugeln seit dem letzten Stoß
zurückgelegt haben, und ihre ursprünglichen Lagen.
Wenn in Schwarzen Löchern wirklich jede Information über
ihre Entstehungsgeschichte vernichtet wird, dann wäre
solch ein Zurückrechnen bei Schwarzen Löchern selbst
theoretisch unmöglich – ein Widerspruch zur
Quantenmechanik. "Seit Aufkommen der Stringtheorie glaubt
das niemand mehr wirklich", sagt Mathur. "Aber keiner
konnte bisher herausfinden, was mit der klassischen
Theorie nicht stimmt. Wir machen dazu jetzt einen
Vorschlag."
Gemäß der Stringtheorie bestehen alle physikalischen
Fundamentalteilchen wie Elektronen oder Quarks aus
winzigen Fäden – den Strings. Mathur und seine Kollegen
haben nun berechnet, dass diese Strings nicht nur winzige
Teilchen, sondern auch ein Schwarzes Loch bilden können.
Darüber hinaus konnten sie mit ihrer Theorie den
Durchmesser eines solchen Schwarzen Lochs berechnen – und
der stimmt überein mit dem Durchmesser, den die klassische
Theorie für den Ereignishorizont eines Schwarzen Lochs
vorhersagt.
Da die Strings in den Schwarzen Löchern aus den Strings
der kollabierten Materie hervorgegangen sind, bewahrt
jedes Schwarze Loch in seinen Strings seinen eigenen
unverwechselbaren "Charakter", der von den speziellen
Eigenschaften seiner Ursprungsmaterie abhängt. Somit ist
es – zumindest theoretisch – möglich, aus den
Stringeigenschaften auf die Ursprungsmaterie des Schwarzen
Lochs zurückzuschließen. Es ist keine Information
vernichtet worden.