אחד הדברים היסודיים שתורת הקוואנטים מושכת מתחת לרגלינו היא האמונה בערכים קבועים שנשמרים, במקומם מכניסה תורת הקוואנטים את הדיון הסטטיסטי וטוענת שהיגד כמו "האנרגיה נשמרת" אינו אלא "ממוצע האנרגיה נשמרת" וזוהי המסגרת האמיתית בה יש לראות את חוקי השימור- מסגרת סטטיסטית. במסגרת זו למערכת עם ממוצע אנרגיה, או כל גודל אחר, נשמר או לא, יש גם שונות- מונח סטטיסטי שמציין את רוחב ההתפלגות הערכים שהתוחלת שלהם (או הממוצע) הוא אכן אפס. ה"שונות" הזו, או בלשון הפיסיקאים "פלקטואציות" קיימת בפרט בואקום איפה שהאנרגיה היא סטטיסטית אפס. כלומר, תמונת הואקום במסגרת דיון קוואנטית היא תמונה שבה לא קיימים כלל חלקיקים באופן ממוצע אולם יתכנו חלקיקים גם יתכנו בפרקי זמן כאלו או אחרים.
לחלקיקים הנוצרים מהואקום ומושמדים באחד, וזאת על מנת לשמור על ממוצע אפס- הרי זהו הואקום- אנחנו קוראים "חלקיקים וירטואלים" וזאת על מנת לציין שהקיום שלהם נובע ונשאר קבור בין הנוסחאות המתמטיות ואלו נמצאים בעיקר באופן פורמלי ולא יכולים להיות ניצפים בניסוי. בעזרת החלקיקים האלה אנחנו יכולים להסביר שלל של תופעות אולם איננו יכולים למדוד אותם ישירות ומכאן שמם "וירטואלים".
חור שחור הוא המפלצת הקוסמית האיומה ביותר. חור שחור הוא מבנה בעל מסה עצומה שמעקמת את המרחב בצורה כזו שאפילו האור עצמו אינו מסוגל לברוח ממנו. את הגבול המקיף את החור השחור שממנו האור כבר אינו חוזר הפיסיקאים מכנים "אופק האירועים" אשר מלפניו אנחנו עוד יכולים לראות משום שחוזר אור אך מצידו השני ישנו חושך מוחלט שכן האור העובר אותו נופל פנימה עקב עקמומיות המרחב סביב החור.
קרינת הוקינגס היא רעיון נפלא שדן באפשרות שיווצרו זוג חלקיקים וירטואלים (הם נוצרים בזוגות על מנת לשמור על חוקי שימור כמו מטען לדוגמה) על אופק האירועים עצמו באופן כזה שחלקיק אחד יווצר בצד החשוך ואחד בצד "המואר". במצב זה הזוג הוירטואלי יהפך להיות לא וירטואלים אלא אמיתי בהחלט. החלקיק שנמצא בצד החשוך יבלע פנימה אולם חברו יכול להיות שיקלט בסנסורים שלנו מחוץ לחור.
מה הבעיה בניסוי המחשבתי הזה? ככל שחלקיק אור מתקדם קרוב יותר לחור שחור הוא נהפך "כחול" יותר או בלשון הפיסיקאים, התדירות שלו נעשה גבוהה הרבה יותר ואורך הגל של מתקצר. בקרבת אופק האירועים אורך הגל של החלקיק כל כך קטן שהוא קטן באורך גל-פלנק שמגדיר לנו את האורך המינימלי לניסוח תורת הקוואנטים שלנו. אז באיזו תיאוריה נשתמש על מנת לנסח מה קורה לחלקיק שלנו כאשר הוא יגיע לאופק האירועים? אנחנו צריכים תיאוריה שאין לנו.
גלי אור וגל קול הם דברים שונים באופן יסודי אחד מהשני. בעוד שגל קול הינו הפרעה לתווך ומתקדם על ידי ויברציות בתווך נתון, גל האור אינו הפרעה לתווך כלל אלא פשוט התפשטות של גלים אלקטרו-מגנטיים. האם יכול להיות שישנה חוסר סימטריה בסיסית כזו בטבע?- עד היום הפיסיקאים היו נאלצים להודות שכנראה שכן, אולם ניסויים לאחרונה מראים שניסויים מסויימים בהידרודינמיקה בעזרת היתקנים פשוטים יכולים לדמות "חור-שחור אקסוטי"- כלומר מצב בו גלי קול מתקדמים ונבלעים החל מאיזור מסויים שממנו הם לא חוזרים. ההקבלה הכל כך אלגנטית הזו לחורים שחורים "אמיתיים" גורמת לפיסיקאים לחשוב כמה היה נוח אם גם ליקום היו חלקיקים קטנים מאוד שעליו היינו נישאים ואיתנו גם חלקיקי האור שלנו, הפוטונים. במקרה זה הפוטונים היו בסך הכל הפרעה לאותו תווך- קוסמי וכמו שחלקיקי הקול (נקראים "פונונים") יש אורך גל מינימלי, זהו המרחק בין האטומים (למשל) שמהווים את התווך לו הם מפריעים, גם הפוטונים היו בעלי אורך גל מינימלי שהיה עוצר אותנו (אולי) מלחצות לאיזור בו אין לנו תיאוריה לנסח מה קורה.
אולי זה פותר אותנו מהבעיה?- יכול להיות...
אני ממליץ לכם לקרוא על הנושא בגליון האחרון של Scientific American, שמן הסתם מסבירים יותר לעומק את העניין.
