Iets dat in een zwart gat verdwijnt, kom nooit meer terug, toch? Volgens Stephen Hawking zit het iets gecompliceerder.

zwart gat
Tekening van een zwart gat. Bron: wikimedia commons

‘Als je het gevoel hebt dat je in een zwart gat zit, geef dan niet op,’ zei hij maandag tegen het publiek tijdens een openbare lezing in Stockholm. Hij sprak op de Hawking Radiation Conference, die werd gehouden op het KTH Royal Institute of Technology. ‘Er is een weg uit een zwart gat.’

Waarschijnlijk weet je dat zwarte gaten sterren zijn die verwoest zijn door hun eigen zwaartekracht. Hierna produceren ze een zo zware zwaartekracht dat zelfs het licht niet kan ontsnappen. Men denkt dat alles wat in zwarte gaten valt gelijk door de enorme zwaartekracht uit elkaar getrokken wordt en nooit meer terugkomt.

Informatieparadox

Wat je misschien niet weet is dat wetenschappers al 40 jaar aan het discussiëren zijn wat er met de informatie over de fysieke toestand van de objecten gebeurt als ze erin gevallen zijn. De quantummechanica stelt dat de informatie niet vernietigd kan worden, maar de algemene relativiteitstheorie zegt dat de informatie juist vernietigd móet worden. Daarom wordt deze discussie ook wel de informatieparadox genoemd.

Nu zegt Hawking dat de informatie überhaupt nooit in de zwarte gaten terechtkomt. ‘Ik denk dat dat deze informatie nooit in het binnenste deel van het zwarte gat terechtkomt, maar altijd in de buitenste schil, de waarnemingshorizon,’ zei Hawking.

Waarnemingshorizon

Leestip: Stephen Hawking – Leven & Werk. Biograaf Kitty Ferguson slaagt er wonderwel in de theorieën van Hawking voor niet-wetenschappers begrijpelijk te maken.

De waarnemingshorizon is de rand rondom een zwart gat. Ben je die grens voorbij, dank dan kun je niet meer aan het gat ontsnappen. Hawking zegt dat de informatie over de deeltjes die het gat invallen, omgezet wordt naar een soort hologram – een 2D-beschrijving van een 3D-object – dat op het oppervlak van de waarnemingshorizon zit. ‘Het idee is dat dit hologrammen zijn van de deeltjes die in het zwarte gat terechtkomen,’ zei hij. ‘Ze bevatten alle informatie die anders verloren zou gaan.’

Maar hoe helpt je dat om te ontsnappen uit een zwart gat? In de jaren 70 introduceerde Hawking het idee van Hawkingstraling – fotonen die door zwarte gaten worden uitgestoten dankzij quantumfluctuaties. In eerste instantie zei hij dat de straling geen informatie over het binnenste deel van de zwarte gaten bevatte, maar in 2004 veranderde hij van mening, en stelde dat de informatie toch uit het zwarte gat kon komen.

Nieuwe theorie

Stephen Hawking bij de NASA in de jaren tachtig. Bron: NASA
Stephen Hawking bij de NASA in de jaren tachtig. Bron: NASA

Hoe dat werkte was nog een mysterie, maar Hawking denkt dat hij dat nu heeft opgelost. Zijn nieuwe theorie is dat Hawkingstraling de op de horizon opgeslagen informatie kan oppikken, waardoor deze informatie alsnog kan ontsnappen. Toch hoef je daardoor nog geen bericht vanuit het binnenste deel van het zwarte gat te verwachten. ‘De informatie over de invallende deeltjes keert wel terug, maar in een chaotische en onbruikbare vorm. Dat dat zo is, lost de informatieparadox weer op. Voor alle praktische doeleinden, is de informatie immers wel degelijk verloren gegaan.’

Vorig jaar haalde Hawking het nieuws met de uitspraak dat zwarte gaten niet bestaan, maar wat hij eigenlijk bedoelde was een beetje ingewikkelder. Hij verving namelijk de waarnemingshorizon door een gerelateerd concept; een zogeheten schijnbare horizon. Dat nieuwe idee is vergelijkbaar met zijn vorige idee. Er was dus eigenlijk niet echt nieuws voor theoretische fysici, zegt Sabine Hossenfelder van het Scandinavische Instituut voor Theoretische Fysica in Stockholm, die Hawkings lezing bijwoonde.

Parallel universum

‘Hawking zegt dat de informatie er al vanaf het begin twee keer is. Daardoor wordt die informatie dus nooit vernietigd in het zwarte gat,’ zegt ze. ‘Dat is in ieder geval wat ik ervan begrepen heb.’

Hawking en zijn collega’s brengen publiceren hun ontdekking pas volgende maand in een vakblad, maar nu is al duidelijk dat Hawking de aanval heeft geopend op het idee dat je nooit uit een zwart gat kunt ontsnappen. Tijdens zijn lezing opperde hij bovendien een zo mogelijk nog exotischer concept: volgens hem kan de informatie in een zwart gat zelfs ontsnappen naar een parallel universum.

‘De boodschap van deze lezing was dat zwarte gaten niet zo zwart zijn als men zich voorstelt. Ze zijn niet de eeuwige gevangenissen waar men ze voor hield,’ zei Hawking tijdens zijn lezing. ‘Dingen kunnen uit een zwart gat ontsnappen en er mogelijk zelfs in een ander universum weer uitkomen.’

Altijd op de hoogte blijven van het laatste wetenschapsnieuws? Meld je nu aan voor de New Scientist nieuwsbrief. 

Lees ook: