Dalam sistem yang huru-hara, bahkan lompatan kecil dapat menimbulkan kesan bertingkat yang mempengaruhi hasil akhir. Ini serupa dengan kesan rama-rama, di mana kepak sayap kecil pun boleh menyebabkan taufan di seberang dunia.
Ahli fizik teori Douglas Stanford dan Stephen Schenker telah menunjukkan bahawa pada tahap kuantum, lubang hitam menunjukkan tingkah laku kacau mirip dengan kesan rama-rama. Membuat perubahan pada lubang hitam - walaupun sekecil menjatuhkan satu zarah ke dalamnya - dapat mengubah tingkah lakunya.
Kunci untuk memahami kekacauan ini adalah bahawa lubang hitam tidak sepenuhnya hitam. Raksasa ruang angkasa mengeluarkan kabut samar samar - sisa-sisa pasangan zarah maya yang sentiasa muncul di seluruh ruang. Apabila ini berlaku di cakrawala lubang hitam, sebilangan zarah dapat melarikan diri, menghasilkan apa yang sekarang dikenali sebagai radiasi Hawking. Mempelajarinya memberi penerangan mengenai sifat lubang hitam yang kacau. Stanford dan Schenker menulis tentang ini dalam makalah yang diterbitkan dalam Journal of High Energy Physics pada tahun 2014.
Bayangkan membuang satu elektron ke dalam lubang hitam - perubahan kecil untuk gergasi yang mengerikan. Walau bagaimanapun, perkara kecil ini mengubah radiasi Hawking, seperti seekor rama-rama yang mengepakkan sayapnya dan mengubah arah kapal yang jauh.
Penerangan skematik radiasi Hawking.
Penambahan zarah meningkatkan jisim lubang hitam dan memperluas cakrawala kejadiannya - sempadan di mana tidak ada yang dapat keluar. Radiasi penjelajahan yang mungkin dipancarkan tetap terperangkap di dalam lubang hitam yang mengembang. Apa yang kelihatan seperti perubahan kecil mempunyai akibat yang besar - kekacauan murni.
Stanford mengembangkan idea ini. Dia, Schenker dan Juan Maldacena dari Institut Kajian Lanjutan yang diterbitkan pada tahun 2016 dalam Journal of High Energy Physics sebuah makalah di mana secara teorinya mereka menunjukkan bahawa akibat daripada perubahan kecil dalam lubang hitam meningkat secepat mungkin secara fizikal. Peningkatan akibat ini menjadikan lubang hitam sebagai sistem yang paling huru-hara.
Dengan mengkaji hubungan antara zarah kecil dan lubang hitam raksasa, para saintis berharap dapat merungkai konflik rumit antara teori terpenting dalam fizik. Tujuannya adalah untuk merumuskan teori graviti kuantum dengan menggabungkan mekanik kuantum dan relativiti umum. Ketidakkonsistenan mereka menunjukkan bahawa ada sesuatu yang salah dalam teras setiap teori. Idea baru Stanford mengenai lubang hitam akan membantu para saintis mencari jalan keluar.
Video promosi:
"Dia mungkin salah satu orang langka yang benar-benar mengubah arah sains," kata Schenker. "Saya tidak sabar untuk mengetahui apakah saya betul atau tidak."
Vladimir Guillen
