Современная физика предполагает, что в черной дыре нарушаются базовые законы и исчезает информация. Только этот процесс ставит под сомнение понимание самой физики, образуя «информационный парадокс». Например, в законе сохранения, который одинаково действует как в отношении материи, так и энергии. Суть его в том, что ничто не возникает и не исчезает, а просто превращается из одного вида в другой, сохраняя при этом свое значение. А если совсем просто: если где-то убыло, то в другом месте обязательно прибыло. Но в случае с черной дырой ее хаотично-тепловое излучение просто утрачивается.
Отсутствие теории
Любой объект обладает определенной структурой. По самой простой аналогии, его можно подобно конструктору разобрать на атомы, потом собрать обратно. Структура объекта и есть информация. Черная дыра превращает попавший в нее объект в тепловое излучение, причем хаотичное. Оно вообще не зависит от природы упавшего объекта, так что априори не несет никакой информации.
Такой сценарий никак не вписывается в квантовый принцип, постулирующий, что превращение чистого квантового состояния проглоченного дырой объекта в идеальный хаос теплового излучения не может описываться унитарным оператором (нормальный оператор простой структуры), что запрещено постулатами квантовой механики. К этому выводу пришел Стивен Хокинг, обозначив тем самым информационный парадокс черных дыр.
Стоит отметить, что Хокинг свои вычисления производил в полуклассическом приближении. Он рассматривал падающий в черную дыру объект как квантовую систему. А пространственно-временной континуум (вместе с черной дырой), который вмещал в себя этот объект, он описывал классическими уравнениями общей теории относительности. И тут сам собой напрашивается вывод, что если рассмотреть информационный парадокс в квантовой теории тяготения, то он мог бы и не возникнуть. Другое дело, что пока нет такой теории.
Точные расчеты
Директор Института физики Макса Планка и профессор теоретической физики мюнхенского университета Людвига-Максимилиана Георгий Двали считает, что никакого информационного парадокса нет даже в стандартной физике. Любой парадокс, возникающий на пути ученых, говорит лишь о том, что они сбились с пути, и нужно поработать над ошибками. Ведь нет ничего особенного в том, что иногда бывает неясно, как работает та или иная система. Решение в том, чтобы лучше ее изучить.
Реальный парадокс возникает только тогда, когда наше понимание изучаемого объекта сталкивается с внутренним противоречием, которое не удается обойти известными способами. Стивен Хокинг обнаружил, что в квантовой механике горизонт черной дыры становится источником электромагнитного излучения. Физик вычислил свойства этого излучения одним интересным приемом.
Из всех значений классических параметров черной дыры он выбрал такую комбинацию, которая позволяла сделать точные расчеты. По его мнению, раз масса стремится к бесконечности, то численное значение постоянной тяготения – к нулю. Постоянным остается и произведение. Если его удвоить и поделить на квадрат скорости света, то получится радиус черной дыры, также неизменный и макроскопический.
Чернотельное излучение
Так, из-за предложенной бесконечности массы черной дыры, обратная реакция излученных фотонов или других частиц на нее нулевая. Именно из этого вытекает вывод о том, что светит черная дыра, как темное тело. Температура излучения обратно пропорциональна произведению ее массы на постоянную тяготения (радиусу дыры). Формула корректна, так как радиус конечен.
Дальше Хокинг вообразил, что такое возможно и в отношении реальных черных дыр, хотя из его вычислений это совершенно не вытекало. Но, будь так, испаряющаяся черная дыра светит как черное тело на протяжении всего своего существования. В этом случае любая поступающая в него информация стирается полностью.
❗Участившиеся случаи ограничения каналов вынудили нас заняться поиском альтернативных площадок. Канал про Космос мы уже перенесли в приложение SFERA. А скоро в SFERA появится и сервис для статей. Скачать мобильное приложение SFERA:
Только вот это чернотельное излучение, хаотично генерируемое черной дырой, делает ее вечно молодой. А ведь есть черные дыры с конечной начальной массой, и к заметно постаревшим черным дырам модель Хокинга применить нельзя. Он вообще вышел за границы ее корректного использования.
Конденсат гравитонов
В научной среде бытует мнение, что раз массы черной дыры совпадают на разных этапах ее жизни, то отличить молодую дыру от старой невозможно. С точки зрения имеющихся наблюдений будет верно считать их копиями друг друга. Свою историю черная дыра не будет «помнить» абсолютно. Однако это всего лишь домыслы, они ниоткуда не вытекают, и математически их никто не доказал.
И потом, если черная дыра не помнит историю своей жизни, то как они собираются получить информацию о телах, которые она поглотила? Никакие наблюдения этого не покажут. Очевидно, что неверно какое-то одно из исходных положений. И альтернативу пока найти невозможно, пребывая в рамках полуклассического приближения. Так что Георгий Двали с коллегами предложили свою модель черной дыры, как единую квантовую систему в виде конденсата гравитонов, квантов поля тяготения.
Информация об объекте будет сохраняться, поскольку процесс поглощения его черной дырой будет возбуждать в конденсате гравитонов колебания. Они изменят тепловое излучение Хокинга на определенно структурированное. В этих отклонениях сохранится информация, которую можно будет дешифровать по возможности. Соответственно, никакого информационного парадокса не обнаруживается.
Чтобы не потерять нас, подпишитесь на telegram-канал, который мы ведём для проекта SFERA. Срочные новости будут в закреплённых сообщениях.
❗️ Ставьте 👍 и подписывайтесь на наш канал!
Читайте также:
