#Ciekawostki wszechświata i nie tylko

Promieniowanie Hawkinga to jedno z najbardziej fascynujących i zarazem paradoksalnych zjawisk przewidzianych przez współczesną fizykę teoretyczną. Jego odkrycie miało miejsce w latach 70. XX wieku, kiedy Stephen Hawking, łącząc zasady ogólnej teorii względności i mechaniki kwantowej, zauważył, że czarne dziury nie są wcale całkowicie „czarne”. Wbrew wcześniejszym założeniom, mogą one emitować promieniowanie i tym samym stopniowo tracić masę.

Sedno tego zjawiska tkwi w naturze próżni kwantowej. W fizyce kwantowej próżnia nie jest pusta — jest to dynamiczne tło, w którym nieustannie pojawiają się i znikają tzw. wirtualne pary cząstek. Zwykle taka para, składająca się z cząstki i antycząstki, natychmiast się anihiluje, nie pozostawiając żadnego trwałego śladu. Jednak w pobliżu horyzontu zdarzeń czarnej dziury sytuacja wygląda nieco inaczej.

Jeśli taka para pojawi się bardzo blisko horyzontu zdarzeń, to grawitacja czarnej dziury może rozdzielić te cząstki, zanim zdążą się anihilować. Jedna z nich może wpaść do czarnej dziury, a druga oddalić się na zewnątrz i zostać zaobserwowana jako rzeczywista cząstka. Z perspektywy zewnętrznego obserwatora wygląda to tak, jakby czarna dziura wypromieniowała tę cząstkę. To promieniowanie nosi właśnie nazwę promieniowania Hawkinga.

Co więcej, proces ten wiąże się z utratą energii przez czarną dziurę. Cząstka, która wpada do jej wnętrza, niesie ze sobą energię ujemną względem zewnętrznego układu odniesienia. Ponieważ masa i energia są równoważne (zgodnie ze słynnym równaniem Einsteina E=mc²), czarna dziura zaczyna tracić masę. Im bardziej traci masę, tym wyższa staje się temperatura jej promieniowania i tym szybciej traci kolejne porcje masy. W efekcie może dojść do sytuacji, w której czarna dziura całkowicie wyparuje, pozostawiając po sobie tylko obłok promieniowania.

To wszystko rodzi głębokie pytania o naturę informacji w fizyce, bo jeśli czarna dziura może zniknąć, to co dzieje się z informacją o materii, która do niej wpadła? To tzw. paradoks informacyjny, który do dziś pozostaje jednym z nierozwiązanych problemów fizyki teoretycznej.

Promieniowanie Hawkinga jest więc nie tylko niezwykłym zjawiskiem fizycznym, ale też kluczowym punktem styku między mechaniką kwantową, teorią względności a termodynamiką. Choć do tej pory nie udało się go bezpośrednio zaobserwować, jego istnienie jest poważnie brane pod uwagę w teorii i inspiruje nowe kierunki badań nad kwantową teorią grawitacji.