“Schwarze Löcher haben keine Haare.” So hat der Physiker John Wheeler einmal die Aussage auf den Punkt gebracht, wonach Schwarze Löcher keinerlei Informationen mehr über die Sterne oder die anderen Objekte, aus denen sie entstanden sind, enthalten. Doch Physiker der Ohio State University in Columbus haben jetzt mit Hilfe der Stringtheorie gezeigt, dass Schwarze Löcher sehr wohl die “Erinnerung” an ihre früheren Selbst noch in sich tragen. Samir Mathur und seine Kollegen präsentieren ihre Rechnung in der Fachzeitschrift Nuclear Physics B (Bd. 680, S. 415).
Gemäß der klassischen Theorie Schwarzer Löcher, die im wesentlichen aus Einsteins Allgemeiner Relativitätstheorie hervorgeht, ist ein Schwarzes Loch mit nur drei Eigenschaften vollständig charakterisiert: Das sind seine Masse, sein Drehimpuls und seine Ladung. Aus welcher Art von Sternen oder Materie das Schwarze Loch hervorgegangen ist, spielt keine Rolle mehr. Diese Information ist unwiderruflich vernichtet.
Ein schwarzes Loch entsteht aus dem Gravitationskollaps eines schweren Sterns. Seine eigene Schwerkraft quetscht den Stern ? so die Aussage der klassischen Theorie ? förmlich zu einem Punkt zusammen, der so genannten Singularität. Umgeben ist diese Singularität von dem so genannten Ereignishorizont, dem “Point of no Return”. Alles, was diesen Horizont überschreitet, einschließlich Licht, wird in die Singularität gezogen.
Zwischen der Singularität und dem Ereignishorizont ist gemäß der klassischen Theorie buchstäblich nichts. “Das Problem mit der klassischen Theorie ist, dass man zur Bildung des Schwarzen Loches jede Kombination von Teilchen und Materie benutzen kann ? Protonen, Elektronen, Sterne, Planeten ? egal was, es macht keinen Unterschied. Es gibt Milliarden von Möglichkeiten, ein Schwarzes Loch zu machen ? das Endprodukt ist immer das Gleiche”, erklärt Mathur.
Und hier liegt das Problem. Die Quantenmechanik verlangt die zeitliche Umkehrbarkeit aller physikalischen Gesetze. Ein Beispiel aus der klassischen Physik: Würde man einem Physiker einen Billardtisch mit vielen sich bewegenden Kugeln zeigen, dann könnte er aus der Lage und der Geschwindigkeit der einzelnen Kugeln die Vergangenheit der Kugeln berechnen, also die Wege, die die Kugeln seit dem letzten Stoß zurückgelegt haben, und ihre ursprünglichen Lagen.
Wenn in Schwarzen Löchern wirklich jede Information über ihre Entstehungsgeschichte vernichtet wird, dann wäre solch ein Zurückrechnen bei Schwarzen Löchern selbst theoretisch unmöglich ? ein Widerspruch zur Quantenmechanik. “Seit Aufkommen der Stringtheorie glaubt das niemand mehr wirklich”, sagt Mathur. “Aber keiner konnte bisher herausfinden, was mit der klassischen Theorie nicht stimmt. Wir machen dazu jetzt einen Vorschlag.”
Gemäß der Stringtheorie bestehen alle physikalischen Fundamentalteilchen wie Elektronen oder Quarks aus winzigen Fäden ? den Strings. Mathur und seine Kollegen haben nun berechnet, dass diese Strings nicht nur winzige Teilchen, sondern auch ein Schwarzes Loch bilden können. Darüber hinaus konnten sie mit ihrer Theorie den Durchmesser eines solchen Schwarzen Lochs berechnen ? und der stimmt überein mit dem Durchmesser, den die klassische Theorie für den Ereignishorizont eines Schwarzen Lochs vorhersagt.
Da die Strings in den Schwarzen Löchern aus den Strings der kollabierten Materie hervorgegangen sind, bewahrt jedes Schwarze Loch in seinen Strings seinen eigenen unverwechselbaren “Charakter”, der von den speziellen Eigenschaften seiner Ursprungsmaterie abhängt. Somit ist es ? zumindest theoretisch ? möglich, aus den Stringeigenschaften auf die Ursprungsmaterie des Schwarzen Lochs zurückzuschließen. Es ist keine Information vernichtet worden.
Axel Tillemans
