Вначале небольшая справка о том, что такое «информационный парадокс чёрной дыры». Этот парадокс был вызван «противоречием» между квантовой механикой и общей теорией относительности.
Итак, чёрная дыра определяется единственным независимым параметром — своей массой. В процессе гравитационного коллапса (вещества или антивещества) чёрные дыры увеличивают свою массу. С другой стороны, чёрные дыры могут испаряться, испуская излучение Хокинга и уменьшая этим свою массу.
Таким образом, чёрные дыры якобы уничтожают попавшую в них информацию. Разросшаяся, а затем уменьшившаяся чёрная дыра остаётся абсолютно такой же (неотличимой от себя прежней). Попавшие ранее в неё объекты превращаются в излучение Хокинга, полностью теряя информацию о себе на любом уровне (в частности, на уровне частиц). Это нарушает законы сохранения квантовых чисел и исходные постулаты квантовой механики.
Теперь послушаем мнение.
Это была война — война за чёрные дыры. Она длилась более десяти лет и горячо обсуждалась сотнями учёных и академиков. И война уже выиграна. Победитель забрал свою корону, а проигравший признал поражение. Когда пыль улеглась, дебаты привели к доработке как теории излучения Хокинга, так и теории голографического принципа.
Как говорится, победитель получает возможность писать учебники по истории. Итак, Ленни Сасскинд написал великолепную сагу о своем собственном триумфе над Стивеном Хокингом. Это хорошее чтение, даже если у Сасскинда большое эго, и он, похоже, не понимает, что сам сильно очарован Хокингом. Книга называется «Битва при чёрной дыре. Моё сражение со Стивеном Хокингом за мир, безопасный для квантовой механики».
Война была из-за информации. Это трудное для понимания понятие, но есть закон физики, который гласит, что некая «информация» не может быть потеряна. Частицы несут «информацию», такую как положение, импульс и вращение, поэтому вы должны иметь возможность взглянуть на частицу и сказать что-то о состоянии, в котором она только что находилась. Если вы увидели, что частица ничего не может определить о своём прошлом, информация будет потеряна, и это нарушит закон физики.
Стивен Хокинг выдвинул идею о том, что окружение чёрной дыры настолько экстремально, что информация будет теряться (никто об этом не думал раньше). Ленни Сасскинд не согласился, и это привело к известному «информационному парадоксу чёрной дыры».
Хокинг был неправ, с радостью признал свою ошибку и поздравил Сасскинда перед ликующей аудиторией. Хокинг продолжил развивать идею, названную в честь него (излучение Хокинга), основываясь на выводах, которые он получил в ходе этих дебатов.
К этим открытиям привёл и лауреат Нобелевской премии Герард'т Хоофт, разработавший голографический принцип, некоторые части которого сегодня приняты как устоявшаяся наука. (Сасскинд также сыграл важную роль в развитии этой теории, и ему нравится брать на себя все заслуги.)
Итак, в наши дни эта война выиграна. Сегодня никто до сих пор не утверждает, что информация теряется (даже тот, кто первым предложил эту идею, мир его праху). Вопрос решен, дебатов нет. Выключите свет и заприте дверь.
По материалам публикации (англ.).
Из комментариев
Лучшее объяснение непрофессионала, которое я слышал, использует в качестве аналогии краски.
Допустим, вы хотите смешать краски самостоятельно, чтобы создать уникальный цвет для окраски вашего дома. Даже если вы не записали цвета или количество, которое вы смешали, информация не потеряна!
Если бы вы могли повернуть время вспять, к тому времени, когда мы вернёмся к тому месту, где вы смешали краски, была бы использована эта информация, чтобы вернуться к исходным цветам и количеству. Самый простой способ — отснять процесс и воспроизвести его в обратном порядке или отправить смесь в лабораторию для анализа.
Стивен Хокинг изначально предполагал, что если банка с краской упадёт в чёрную дыру, вся информация, включая смесь цветов, будет потеряна навсегда.