Logga in på Dagens Nyheter

Här kan du som DN-kund logga in för obegränsad läsning av DN.se och e-DN.

Med ett gratiskonto kan du följa skribenter och ämnen samt spara artiklar.

Vetenskap

Stephen Hawking visar vägen ut ur det svarta hålet

Stephen Hawking.
Stephen Hawking. Foto: Anna-Lena Wejderman

Den världsberömde fysikern Stephen Hawking har besökt Stockholm och presenterat en idé om en lösning till en 40 år gammal paradox om svarta hål. I nästa vecka kommer astronomen Bengt Gustafssons bok om hur vår kunskap om de märkliga svarta hålen har utvecklats sedan de allra första teorierna på 1700-talet.

– Om du känner att du sitter fast i ett svart hål. Ge inte upp. Det finns en väg ut.

Stephen Hawkings avslutning på föreläsningen på Stockholm Waterfront Congress Center i måndagsmöttes av stående ovationer från de 3 000 åhörarna i den fullsatta salen.

– Det är sant att verkligheten kan överträffa dikten. Svarta hål är märkligare än något science fiction-författare skulle kunna hitta på, inledde han föredraget en knapp timme tidigare.

Den 73 år gamle totalförlamade fysikern har fått en nästan mytologisk status: geniet som är inlåst i sin egen kropp. Föredraget, som han höll med hjälp av en dator som han styr med kinden, handlade just om svarta hål: deras konstiga egenskaper, vad vi vet om dem och vad vi inte vet.

Den största gåtan är vart informationen om allt som faller in i hålet tar vägen.

– Jag har nu upptäckt hur informationen bevaras, sa Stephen Hawking, och lovade att presentera sin teori vid ett seminarium på Kungliga tekniska högskolan, KTH, dagen efter.

Ett svart hål är så tungt och har så stark dragningskraft att inte ens ljuset kan lämna det. Allt som passerar hålets gräns – händelse­horisonten – kommer att falla ned som i ett bottenlöst hål och aldrig återvända. Stephen Hawking jämför det med att paddla kanot vid Niagarafallet. Så länge du befinner dig ovanför vattenfallet har du en chans att klara dig, bara du är tillräckligt stark i armarna och orkar paddla motströms.

Klicka här för att se en grafik som förklarar Hawkings teorti

– Men så fort du har kommit över kanten är du förlorad, säger Stephen Hawking.

I mitten av 1970-talet upptäckte han att hålen ändå inte är helt svarta. De avger en mycket svag värmestrålning och kommer till slut att avdunsta. Men då försvinner också informationen om allt som har sugits in i hålet. Det strider mot kvantmekaniken, som säger att information inte kan förstöras.

– Jag ägnade mycket tid och kraft åt att bli av med denna pinsamma effekt, säger Stephen Hawking.

Sedan dess har fysiker försökt lösa informationsparadoxen och ta reda på vad som händer när universums svarta hål förångas och försvinner. Antalet år tills det sker är en etta med 70 nollor efter eller mer.

Läs mer: Så blev Stephen Hawking världens mest kända forskare

– Ett av fysikens största problem handlar alltså om vad som händer i en så avlägsen framtid. Tala om framförhållning, säger Bengt Gustafsson, professor emeritus i astronomi vid Uppsala universitet.

Problemet är en kollision mellan fysikens två grundläggande teorier: kvantmekaniken, som beskriver materiens minsta beståndsdelar, och den allmänna relativitetsteorin, som handlar om gravitationen, universums utveckling och hur planeter, stjärnor och galaxer rör sig.

– Ny fysik ställer alltid saker på sin spets. Det tydligaste exemplet är från tiden runt förra sekelskiftet, när det blev en direkt motsättning mellan Newtons mekanik och det man visste om elektromagnetism. Det ledde till slut fram till Einsteins speciella relativitetsteori, säger Bengt Gustafsson.

Enligt den allmänna relativitetsteorin har ett svart hål bara tre egenskaper: massa, rotation och elektrisk laddning. Det finns alltså ingen möjlighet att veta om det som fallit in i hålet var en buss eller en symaskin, eller ens om det var materia eller antimateria. Det ställer till stora problem för kvantmekanikens förbud mot att förstöra information.

Fysiker har tagit olika vägar för att försöka lösa paradoxen. Vissa vill bevara den allmänna relativitetsteorin, andra kvantmekaniken, och det finns lösningar som använder den så kallade strängteorin.

– Mitt förslag är att informationen inte lagras inne i det svarta hålet utan vid horisonten, sa Stephen Hawking vid seminariet på KTH i tisdags.

Idén har han utvecklat tillsammans med Malcolm Perry vid universitetet i Cambridge och Andrew Strominger vid Harwarduniversitetet i USA, och den bygger vidare på teorier från början av 1960-talet. De tre fysikerna menar att allt som försvinner in i det svarta hålet lämnar fyrdimensionella avtryck i den så kallade rumtiden – ett sätt att se på rymden med tiden som den fjärde dimensionen – runtomkring. Informationen bevaras, men i en mycket svårtillgänglig form.

– Det är som att elda upp ett uppslagsverk. Allt finns kvar i askan, men det är svårt att läsa, säger Stephen Hawking.

Han och hans medarbetare kallar avtrycken för gravitationsladdningar. Med dem får de svarta hålen ytterligare en egenskap. Stephen Hawking sällar sig nu till de forskare som vill bevara kvantmekaniken och modifiera den allmänna relativitetsteorin.

Bengt Gustafsson är mycket fascinerad av forskningen om dessa underliga objekt i universum. Nästa vecka kommer hans bok ”Svarta hål”, som beskriver hur teorierna om dem har utvecklats under mer än 200 år.

Redan 1783 skrev den engelske prästen John Michell en artikel om mörka stjärnor, som var så stora och tunga att ljuset inte orkar ut, och föreslog att det kunde finnas många sådana i universum.

Sedan upptäckte fysikerna att ljus var vågor, och trodde att det inte kunde påverkas av gravitationen. Idéerna om mörka stjärnor låg därför begravda ända fram tills Albert Einstein formulerade relativitetsteorin. Men det var först runt 1960 som svarta hål vann något större gehör bland forskarna.

Den amerikanske fysikern John Wheeler brukar anses vara den som myntade namnet svarta hål, men i boken visar Bengt Gustafsson att det var en annan amerikan, Robert Dicke, som är den verklige upphovsmannen. Han tog namnet från ett förfärligt fängelse, det svarta hålet i Kalkutta, en fyra gånger fem meter stor cell där 146 brittiska soldater spärrades in en natt i juni 1756. Nästan alla kvävdes till döds.

– Man kan tänka sig hur fångarna där inne sträckte sig upp mot fönstergluggen, precis som ljuset som försöker komma ut ur det svarta hålet utan att lyckas, säger Bengt Gustafsson.

Nu får fysikerna granska Stephen Hawkings förslag och kontrollera hur mycket det är värt. Bengt Gustafsson är tveksam till hur utspel mot medier och allmänhet får allt större inflytande över forskningen.

– Vi har sett ett antal fysikevenemang där forskarna har gått runt den traditionella granskningen och presenterat nya halvfärdiga resultat under stor uppståndelse, säger han.

Stephen Hawking har visat vilken väg han har valt. Framtiden får utvisa om det var rätt.

– Jag tror att vi kommer att få leva med den här frågan ett tag till framöver, säger Bengt Gustafsson.

Så här jobbar DN med kvalitetsjournalistik: uppgifter som publiceras ska vara sanna och relevanta. Rykten räcker inte. Vi strävar efter förstahandskällor och att vara på plats där det händer. Trovärdighet och opartiskhet är centrala värden för vår nyhetsjournalistik. Läs mer här.