Egészen Albert Einsteinig kell visszamennünk ahhoz, hogy ezt elmagyarázzuk. Az eseményhorizont elmélete szinte az általános relativitáselméletig nyúlik vissza. 1916-ban Karl Schwarzschild német csillagász bebizonyította, hogy az eseményhorizont matematikailag következik az általános relativitáselméletből. Az eseményhorizont szót is ő használta először; arra értette, hogy ha egy csillag a saját gravitációja miatt összehúzódik, akkor a szökési sebesség eléri, majd meghaladja a fénysebességet, vagyis egy ilyen égitestről a fény sem tud távozni. Érdekesség, hogy Schwarzschild még elképzelhetetlennek tartotta az ilyen égitestek létezését a valóságban, csak évekkel később mutatták ki a fekete lyukak létét.

Az általános relativitáselméletben egy fekete lyukba eső űrhajós ez eseményhorizont eléréséig semmit nem érez. Megnyúlik a teste, mivel a feje és a lába közötti gravitációs erő teljesen más lesz. A szerencsétlen űrhajós végül szétszakad, és teste a fekete lyukba hullik. Nagyon hosszú ideig ez volt az általánosan elfogadott elmélet.

A kvantumfizikával azonban összeegyeztethetetlen ez az elmélet. Két évvel ezelőtt, 2012-ben egy teljesen új teóriával állt elő Joseph Polchinski, a Santa Barbara-i Elméleti Fizikai Intézet húrelmélettel foglalkozó fizikusa. Szerinte a fekete lyukakba eső űrhajós nem nyúlik meg, mint egy spagetti, hanem egyszerűen elég az eseményhorizont közelében lévő tűzfalban. A kvantummechanika törvényei szerint ott ugyanis elemi részecskéknek kell nyüzsögniük, hiszen a fekete lyuk felé is halad anyag és szökik is onnan, vagyis valahol ezeknek a részecskéknek találkozniuk kell. Ez a nyüzsgés forró héjat alkothat, amelyet tűzfalnak neveztek el.

Polchinski elmélete tökéletesen megfelelt a kvantumfizika törvényeinek, de ellentmond az általános relativitáselméletnek. Utóbbi szerint ugyanis mindegy, hogy hova zuhan a test, jelen esetben az űrhajós. A szabadesésben haladóra ugyanis mindenhol egységesen hatnak a fizika törvényei, mindegy, hogy fekete lyukba esik, vagy éppen a csillagközi térben lebeg. Az einsteini fizika szerint ebből a szempontból az eseményhorizontnak teljesen átlagos helynek kellene lennie.

Látszólag nincsenek

Itt lép képbe Hawking, aki megpróbálja feloldani az előbb felvázolt ellentétet, egy harmadik lehetőséget vázolva fel. Változatlanul hagyja a kvantummechanika és az általános relativitáselmélet törvényeit, ehelyett azt állítja, hogy a fekete lyukaknak nincsen eseményhorizontja, amely tűzfalat alkothatna. Mégpedig azért, mert a fekete lyukak körüli téridő olyan vadul fluktuál, hogy nem hoz létre éles határvonalat. Az eseményhorizont helyett ő egy látszólagos horizontot képzel el: ez az a határ, ahonnan a fény nem tud kiszökni. Az általános relativitáselméletben a fekete lyuk széle és az eseményhorizont egy és ugyanaz, mert ebben a világban a fekete lyuk ugye változatlan, a kiszökni próbáló fény nem tudja elhagyni a fekete lyukat, örökre benne marad.

Más a helyzet akkor, amikor a fekete lyuk mérete változik a beáramló és kiszivárgó részecskék miatt. Ha tehát több anyag jut a fekete lyukba, akkor az eseményhorizont megdagad, és nagyobbra nő, mint a látszólagos horizont. Ha a Hawking-féle sugárzás miatt a fekete lyuk veszít tömegéből, vagyis összemegy, akkor elméletben az eseményhorizont kisebb lehet, mint a látszólagos horizont.

Hawking új elmélete tehát azt mondja ki, hogy a látszólagos horizont az igazi határ. És ebből következik a címben említett állítás is, hogy az eseményhorizont hiánya azt jelenti, hogy valójában nincsenek fekete lyukak – legalábbis abban az értelemben, hogy a rendszerből nem tud kiszökni a fény.

Mit szólnak a kollégák?

Stephen Hawking tanulmánya nagyon rövid, csak néhány soros, nem támasztják alá számítások, így egyelőre nehéz következtetéseket levonni belőle. De a területtel foglalkozó fizikusok felkapták a fejüket, és reagáltak rá. A Nature több elméleti fizikust megkérdezett Hawking felvetéséről. Don Page, az edmontoni Alberta Egyetem fizikusa már régóta foglalkozik a fekete lyukak kutatásával, a hetvenes években Hawkinggal is együtt dolgozott. Szerinte elfogadhatónak hangzik a Hawking által felvázolt kép, ráadásul nem is hangzik olyan radikálisnak, mint elsőre gondolnánk. De ezek nagyon erősen kvantumfizikai körülmények, ráadásul még arról sincs teljes egyetértés, hogy mi a téridő, arról nem is beszélve, hogy tényleg létezik-e olyan terület, amit eseményhorizontnak nevezhetünk.