Kenneth Glad
Die moderne Physik ringt seit Langem mit einem Widerspruch im Zentrum Schwarzer Löcher. Die Gesetze, die das sehr Große und das sehr Kleine bestimmen, scheinen unter extremen Bedingungen zu kollidieren. Ein neuer theoretischer Vorschlag löst diese Spannung nicht unmittelbar. Stattdessen legt er nahe, dass das Problem in der Art und Weise liegen könnte, wie die Realität selbst beschrieben wird.
Stephen Hawkings Entdeckung, dass Schwarze Löcher Strahlung emittieren, veränderte das wissenschaftliche Denken im 20. Jahrhundert grundlegend. Mit der Zeit würde dieser Prozess dazu führen, dass sie vollständig verdampfen.
Laut der Daily Mail, die sich auf eine in General Relativity and Gravitation veröffentlichte Studie beruft, entsteht dadurch ein grundlegendes Problem. Wenn ein Schwarzes Loch verschwindet, scheint die Information, die es einst enthielt, mit ihm zu verschwinden – ein Widerspruch zur Quantentheorie.
Andere Ansätze haben versucht, diese Lücke zu überbrücken. Konzepte wie das holografische Prinzip legen nahe, dass Information auf einer Grenzfläche erhalten bleibt, während die Firewall-Hypothese hinterfragt, was am Ereignishorizont geschieht. Keiner dieser Ansätze hat die Frage abschließend geklärt, und die Debatte hält an.
Verdrehungen der Raumzeit
Die neue Studie, entwickelt von Forschern in Dänemark und der Slowakei, nähert sich dem Problem aus einem anderen Blickwinkel. Die Autoren schlagen vor, dass die Raumzeit über zusätzliche Strukturen verfügen könnte, die über das üblicherweise Angenommene hinausgehen.
Bevor zusätzliche Dimensionen eingeführt werden, betont das Modell eine weniger bekannte Eigenschaft: Torsion. Im Gegensatz zur Krümmung, die beschreibt, wie sich die Raumzeit verbiegt, bezeichnet Torsion eine Art Verdrehung, die unter extremen gravitativen Bedingungen entstehen könnte.
Innerhalb dieses Rahmens erweitern die Forscher die Raumzeit anschließend auf sieben Dimensionen. Drei davon wären kompakt und faktisch verborgen.
Der Mitautor Richard Pinčák von der Slowakischen Akademie der Wissenschaften sagte:
„Wir erleben drei Raumdimensionen und eine Zeitdimension – insgesamt vier Dimensionen. Unser Modell schlägt vor, dass das Universum tatsächlich sieben Dimensionen hat: die vier, die wir kennen, plus drei zusätzliche winzige Dimensionen, so stark gekrümmt, dass wir sie nicht direkt wahrnehmen können.“
Den Autoren zufolge verändert diese Kombination aus zusätzlichen Dimensionen und Torsion die Entwicklung Schwarzer Löcher auf sehr kleinen Skalen.
Ein mögliches Ergebnis
Das Modell legt nahe, dass eine vollständige Verdampfung möglicherweise niemals eintritt. Stattdessen könnten diese zugrunde liegenden geometrischen Effekte den Prozess stoppen, wenn ein Schwarzes Loch schrumpft.
Pinčák veranschaulichte dies mit einer Analogie: „Stellen Sie sich vor, Sie werfen ein Buch ins Feuer. Das Buch wird zerstört, aber prinzipiell könnten Sie jedes Wort aus Rauch, Asche und Wärme rekonstruieren – die Information ist durcheinandergebracht, nicht verloren.“
In diesem Zusammenhang verdeutlicht der Vergleich die Erwartung der Quantentheorie, dass Information erhalten bleibt, auch wenn sie transformiert wird.
Auf Schwarze Löcher angewendet schlagen die Autoren vor, dass ein winziger Rest zurückbleiben könnte. Dieses Objekt, theoretisch weit kleiner als ein Elektron, könnte die Information bewahren, die in das Schwarze Loch gefallen ist. Ob diese Idee Bestand hat, ist eine andere Frage.
Dasselbe Rahmenwerk wurde vorsichtig mit anderen offenen Problemen in Verbindung gebracht, darunter dem Ursprung der Teilchenmasse und der Natur der Dunklen Materie.
Diese Verbindung ist spekulativ, weist jedoch auf ein umfassenderes Ziel hin: eine einheitliche Erklärung, die in der Geometrie der Raumzeit verwurzelt ist.
Derzeit ist die Theorie noch ungetestet. Forscher untersuchen indirekte Signale, von der kosmischen Hintergrundstrahlung bis hin zu primordialen Gravitationswellen.
Sollte sie bestätigt werden, wären die Auswirkungen weitreichend. Andernfalls wird sie sich in eine lange Reihe von Versuchen einreihen, Gravitation und Quantenmechanik miteinander zu vereinen.
Quellen: Daily Mail, General Relativity and Gravitation