Stephen Hawking è morto oggi (14 marzo), lasciandosi alle spalle un'enorme eredità di lavoro come astrofisico, comunicatore scientifico, attivista e figura dell'ammirazione della cultura pop. E nel giorno della sua morte, una domanda che sollevò e su cui lavorò fino a quando gli ultimi anni della sua vita rimase senza risposta: le informazioni possono davvero essere perse nell'universo?
Il documento più famoso di Hawking, "Black Hole Explosions?", Pubblicato 44 anni fa nel 1974, portò un'accetta all'intera nozione di buchi neri, come i fisici li avevano precedentemente compresi. Ed è stata la prima botta di Hawking a quella domanda di base.
"Classicamente, un buco nero dovrebbe essere" perfettamente freddo ", nel senso che assorbe tutto ma non emette nulla. È così che sono stati compresi nei primi anni '70," ha scritto Robert McNees, un fisico della Loyola University di Chicago, in un'e-mail .
Un buco nero come quello non irradierebbe energia, e nessuna materia potrebbe sfuggire da esso. Sarebbe solo ... esistere, freddo, silenzioso ed eterno. La carta di Hawking ha reso vivi i buchi neri - e forse mortali.
"Quando Stephen considerò gli effetti meccanici quantistici a metà degli anni '70, scoprì che i buchi neri dovrebbero, in linea di principio, irradiarsi come se fossero oggetti termici con una temperatura", ha detto McNees a Live Science. "Se irradiano energia, la loro massa diminuirà. E scoprì che, mentre si riducono, la loro temperatura aumenta e si irradiano ancora più velocemente."
Alla fine, forse, il buco nero sarebbe scomparso del tutto, o si sarebbe ridotto a un po 'di nubbin. Senza riconciliare pienamente la relatività e la meccanica quantistica in una solida teoria della "gravità quantistica" (quella che i fisici chiamano una "teoria di tutto"), lo stadio finale dell'evaporazione del buco nero rimane un mistero.
"Il problema è che, secondo i suoi calcoli, la radiazione è perfettamente termica. Non conserva alcuna informazione sullo stato del materiale che ha formato il buco nero, e questo violerebbe una regola fondamentale nella meccanica quantistica", ha scritto McNees .
La fisica quantistica richiede che l'intero futuro e il passato di ogni particella siano, in linea di principio, possibili per capire e collegare attraverso una serie di eventi concatenati, causali, probabilistici. Ma se un buco nero libera una zuppa indifferenziata di particelle con le loro informazioni - le loro storie - cancellate irrecuperabilmente, allora tale requisito è fondamentalmente rotto.
"il" paradosso dell'informazione sul buco nero "e i tentativi di risolverlo hanno guidato gran parte del lavoro sulla gravità quantistica sin dalla sua prima articolazione", ha scritto McNees.
Hawking era già un fisico affermato nel 1974. E molte brevi biografie implicano che, a seguito della pubblicazione del suo popolare libro di scienze del 1988 "A Brief History of Time", il suo lavoro scientifico più importante era dietro di lui. Ma Hawking ha continuato a produrre articoli scientifici significativi e controversi fino a poco tempo fa in questo decennio, litigando con il paradosso che aveva introdotto decenni prima.
Il più drammatico articolo della fine della carriera che Hawking ha scritto ha suggerito che i buchi neri come sono stati compresi classicamente non esistono affatto.
In "Conservazione delle informazioni e previsioni meteorologiche per i buchi neri", pubblicato nel 2014, ha suggerito che l '"orizzonte degli eventi" attorno ai buchi neri, il punto oltre il quale nemmeno la luce non poteva sfuggire, non esiste davvero. Invece, ha scritto, c'è semplicemente un orizzonte "apparente" di luce intrappolata che potrebbe svanire e consentire alla luce di sfuggire.
"L'assenza di orizzonti degli eventi significa che non ci sono buchi neri, nel senso di regimi da cui la luce non può sfuggire all'infinito", ha scritto Hawking.
Ha anche suggerito alcuni problemi concettuali fondamentali con una serie di caratteristiche che i fisici avevano attribuito ai buchi neri, come i "firewall" attorno ai loro confini che distruggono gli osservatori che cercano di entrare.
Non era l'ultima parola di Hawking sulla scienza. Recentemente, nel 2016, Hawking ha pubblicato un articolo con il fisico dell'Università di Cambridge Malcolm Perry e il fisico Andrew Strominger dell'Università di Harvard chiamato "Capelli morbidi su buchi neri".
Il team di ricerca ha sostenuto che i buchi neri sono circondati da particelle "morbide" o a energia zero, che chiamano capelli. Quel capello, scrivevano, immagazzina le informazioni perse delle particelle emesse da buchi neri su "piastre olografiche" oltre le regioni di confine dei buchi neri. Quindi l'informazione, sebbene spostata, non è mai veramente persa.
"Una descrizione completa della placca olografica e la risoluzione del paradosso dell'informazione rimangono una sfida aperta, che abbiamo presentato strumenti nuovi e concreti da affrontare", hanno scritto.
Anche verso la fine della sua vita, Hawking è rimasto molto uno scienziato lavoratore, presentando idee che hanno fatto avanzare il suo campo e idee che i suoi colleghi hanno respinto.
"La mia impressione è che il documento del 2014 non sia ampiamente accettato. Il documento del 2016, invece, che funziona con Perry e Strominger, è una direzione su cui le persone stanno ancora lavorando attivamente", ha scritto McNees.
"Il paradosso delle informazioni sul buco nero è stata una delle domande fondamentali per le persone che lavorano sulla gravità quantistica. E, poiché rimane senza risposta, penso che rimanga la domanda più interessante che è stata sollevata."
