Найти в Дзене
Discovery Club
182 подписчика

Квантовая информация и чёрные дыры: почему «огненная стена» может оказаться миражом

1
5 мин
Чёрные дыры снова всех перессорили… На этот раз - из-за «огненной стены» (firewall). Звучит как название фантастического боевика. Но на самом деле это одна из самых острых головоломок современной науки - она бьёт прямо в стык квантовой механики и общей теории относительности. Суть парадокса, предложенного в 2012 году группой физиков AMPS - Альмхеири, Маролф, Полчински, Салли, разрушительна в своей простоте. Если применить законы квантовой механики к информации, которую излучает чёрная дыра (знаменитое излучение Хокинга), то у самого горизонта событий возникает стена из высокоэнергетических частиц. Она сжигает всё, что падает в дыру. Эйнштейн, однако, говорил другое. Согласно общей теории относительности, горизонт событий - не физический барьер, а просто точка невозврата. Для космонавта, падающего в чёрную дыру, ничего особенного в этом месте не происходит - он летит себе и летит, пока гравитация не разорвёт его на части глубоко внутри. Фундаментальное противоречие: либо прав Эйнштейн (
Оглавление

Чёрные дыры снова всех перессорили… На этот раз - из-за «огненной стены» (firewall). Звучит как название фантастического боевика. Но на самом деле это одна из самых острых головоломок современной науки - она бьёт прямо в стык квантовой механики и общей теории относительности.

Огненная стена у горизонта: что происходит?

Суть парадокса, предложенного в 2012 году группой физиков AMPS - Альмхеири, Маролф, Полчински, Салли, разрушительна в своей простоте. Если применить законы квантовой механики к информации, которую излучает чёрная дыра (знаменитое излучение Хокинга), то у самого горизонта событий возникает стена из высокоэнергетических частиц. Она сжигает всё, что падает в дыру.

Эйнштейн, однако, говорил другое. Согласно общей теории относительности, горизонт событий - не физический барьер, а просто точка невозврата. Для космонавта, падающего в чёрную дыру, ничего особенного в этом месте не происходит - он летит себе и летит, пока гравитация не разорвёт его на части глубоко внутри.

Фундаментальное противоречие: либо прав Эйнштейн (пространство-время гладкое), либо правы квантовые физики (горизонт - источник колоссальной энергии).

Согласно квантовой механике, у горизонта чёрной дыры может возникать стена из высокоэнергетических частиц – «огненная стена». Она сжигает всё, что падает внутрь, разрушая гладкое пространство-время Эйнштейна.
Согласно квантовой механике, у горизонта чёрной дыры может возникать стена из высокоэнергетических частиц – «огненная стена». Она сжигает всё, что падает внутрь, разрушая гладкое пространство-время Эйнштейна.
Согласно квантовой механике, у горизонта чёрной дыры может возникать стена из высокоэнергетических частиц – «огненная стена». Она сжигает всё, что падает внутрь, разрушая гладкое пространство-время Эйнштейна.
Согласно квантовой механике, у горизонта чёрной дыры может возникать стена из высокоэнергетических частиц – «огненная стена». Она сжигает всё, что падает внутрь, разрушая гладкое пространство-время Эйнштейна.
Согласно квантовой механике, у горизонта чёрной дыры может возникать стена из высокоэнергетических частиц – «огненная стена». Она сжигает всё, что падает внутрь, разрушая гладкое пространство-время Эйнштейна.
Согласно квантовой механике, у горизонта чёрной дыры может возникать стена из высокоэнергетических частиц – «огненная стена». Она сжигает всё, что падает внутрь, разрушая гладкое пространство-время Эйнштейна.

Три грани проблемы

Чтобы распутать этот клубок, нужно понять, откуда берётся «стена». Всё упирается в квантовую природу информации.

Ключевые элементы парадокса:

  • Излучение Хокинга - чёрная дыра испаряется, унося информацию, но согласно квантовой механике, информация не может исчезать бесследно
  • Запутанность - частицы излучения должны быть запутаны как между собой, так и с частицами, упавшими внутрь дыры
  • Горизонт событий - граница, за которой события невозможно увидеть. Чтобы спасти информацию, горизонт должен «сжечь» всё, что в него падает

Математика показывает: для сохранения информации и соблюдения квантовой механики запутанность между упавшими и вылетевшими частицами должна быть разорвана. А разрыв запутанности - всегда выброс огромной энергии. Отсюда, собственно, и возникает «огненная стена». Учёные до сих пор не пришли к единому мнению - и это нормально для науки на переднем крае.

Где искать спасение?

Физики не были бы физиками, если бы не начали предлагать варианты. Самые интересные решения - как раз из области последних исследований (2025–2026 годов).

1. Чёрная дыра как архив (Mθ-тензор, январь 2026)

Один из подходов, развиваемый в рамках теории Mθ-тензора, предлагает смотреть на чёрную дыру не как на мясорубку, а как на идеальный жёсткий диск космоса. Чёрная дыра сохраняет информацию, максимально сжимая её в виде вот такого «геометрического скручивания» (механизм Берри-фазы). Это похоже на узел в вакуумной ткани - он сохраняется, даже когда материя, его создавшая, разрушена. Горизонт в этой модели - не стена, а плавный градиент силы связи. Само излучение Хокинга - структурированный «пот», которым чёрная дыра за миллиарды лет возвращает информацию обратно. Авторы работы, опубликованной на PhilArchive в январе 2026 года, прогнозируют: будущие наблюдения смогут обнаружить не-термальные корреляции в излучении - прямое доказательство этой идеи.

Кстати, об этом подходе много спорят: одни считают его прорывом, другие - математической абстракцией.

2. «Фаззболы» против «огненной стены» (Самир Матур)

Профессор Самир Матур из Университета штата Огайо много лет развивает парадигму «фаззболов» (fuzzballs). Согласно этой идее, чёрная дыра - это не точка сингулярности, окружённая пустотой, а рыхлый клубок струн, который простирается вплоть до того места, где должен быть горизонт. Никакой пустой области и, соответственно, резкой границы-стены там просто нет. Падаешь в «пушистый шар» и встречаешься с материей, а не с огнём.

Матур и его коллеги построили компьютерную модель сингулярного объекта и сбрасывали на неё виртуальные электроны. Результат показал, что большая часть электронов спокойно проникала за предполагаемую «стену огня», полностью игнорируя её существование. Получается, чем больше масса модели и чем ближе параметры к реальным, тем ярче проявлялся эффект.

Теория фаззболов Самира Матура предлагает: чёрная дыра – это рыхлый клубок струн, простирающийся до того места, где должен быть горизонт. Никакой пустой области и стены нет.
Теория фаззболов Самира Матура предлагает: чёрная дыра – это рыхлый клубок струн, простирающийся до того места, где должен быть горизонт. Никакой пустой области и стены нет.
Теория фаззболов Самира Матура предлагает: чёрная дыра – это рыхлый клубок струн, простирающийся до того места, где должен быть горизонт. Никакой пустой области и стены нет.
Теория фаззболов Самира Матура предлагает: чёрная дыра – это рыхлый клубок струн, простирающийся до того места, где должен быть горизонт. Никакой пустой области и стены нет.
Теория фаззболов Самира Матура предлагает: чёрная дыра – это рыхлый клубок струн, простирающийся до того места, где должен быть горизонт. Никакой пустой области и стены нет.
Теория фаззболов Самира Матура предлагает: чёрная дыра – это рыхлый клубок струн, простирающийся до того места, где должен быть горизонт. Никакой пустой области и стены нет.

3. Вычислительная сложность как спаситель (Хамед Золфи, arXiv, январь 2026)

Хамед Золфи в своей свежей работе на arXiv показывает, что вероятности реализации «огненной стены» и гладких геометрий приходят к постоянным значениям на поздних временах. Чтобы наблюдатель снаружи и падающий наблюдатель согласовали свои наблюдения и увидели противоречие («стена есть/стены нет»), им нужно выполнить колоссальный объём вычислений. По некоторым оценкам, на декодирование информации из излучения потребуется времени больше, чем время жизни самой чёрной дыры. Противоречие просто не успевает реализоваться - оно скрыто за вычислительной непроходимостью.

4. Парадокс друга Вигнера космического масштаба (Адам Браун, FQxI, февраль 2026)

Самая, пожалуй, философская идея, которую обсуждал Адам Браун из Foundational Questions Institute в феврале 2026 года: парадокс «огненной стены» - это частный случай старого квантового парадокса «друга Вигнера». В квантовой механике два наблюдателя могут иметь противоречащие друг другу, но одинаково законные описания реальности. Пытаясь объединить их перспективы (падающего и внешнего), возникает конфликт. Это может означать, что проблема не в гравитации, а в том, как мы применяем квантовую теорию к сложным системам.

О чём всё это говорит?

Выходит, можно сказать, чёрные дыры снова загоняют физиков в угол. И выход из этого угла может потребовать пересмотра самых основ - либо того, как мы понимаем пространство-время, либо того, как работает квантовая информация в масштабах космоса.

Изучение «огненной стены» - не просто схоластический спор. Оно подталкивает к созданию новых теорий, в которых пространство-время может оказаться голографической проекцией, а гравитация - производной от квантовой запутанности.

И кто знает, может быть, разгадав этот парадокс, мы наконец поймём, что происходит с информацией, когда падаешь в чёрную дыру…

Источники:

  2. Resolution to the Black Hole Information Paradox and the Firewall Paradox. - PhilArchive, январь 2026 - https://philarchive.org/rec/MICRTT-6
  3. «Файрвол» черных дыр поставил в тупик теоретическую физику - https://hi-news.ru/research-development/fajrvol-chernyx-dyr-postavil-v-tupik-teoreticheskuyu-fiziku.html
  4. Firewalls in the non-perturbative bulk Hilbert space of JT gravity - arXiv, январь 2026. - https://arxiv.org/abs/2601.01111
  5. FQxI: Black Holes and Virtual Observers by Adam Brown - https://qspace.fqxi.org/videos/405/black-holes-and-virtual-observers-by-adam-brown