Функционирует при финансовой поддержке Министерства цифрового развития, связи и массовых коммуникаций Российской Федерации

Регион

Закрытая информация: Учёные доказали наличие "волос" у чёрных дыр и разгадали парадокс Хокинга

Наука вот уже полвека бьётся над вопросом, куда девается вся информация после того, как попадает за горизонт событий.

20 марта 2022, 21:40
45096
Обложка © Shutterstock

Обложка © Shutterstock

Что такое чёрная дыра

Это настолько плотное скопление огромного объёма материи, что его гравитация не даёт даже фотонам вырываться наружу. Наука наблюдает в космосе две разновидности таких объектов. Бывают, например, чёрные дыры звёздной массы. Это ядра очень массивных звёзд, которые отжили свой основной цикл и сбросили внешнюю оболочку, то есть устроили взрыв сверхновой. А ядро сколлапсировало и превратилось в нечто такое, что пока выходит за рамки нашего понимания. И вторая разновидность — сверхмассивные чёрные дыры, а это, по сути, не что иное, как ядра галактик. В центре нашего Млечного Пути, по подсчётам астрофизиков, находится чёрная дыра массой 4 миллиона Солнц.

giphy

Идея о "волосах" чёрных дыр

С точки зрения привычной нам классической физики мы можем знать о чёрной дыре лишь три вещи: массу, электрический заряд и момент импульса (грубо говоря, скорость вращения). И всё это ничего не сообщает о том, что же внутри чёрной дыры, из чего она состоит. Будь она из обычной материи, из антивещества (скажем, позитронов, то есть электронов с положительным зарядом) или даже из тёмной материи, для наблюдателя это не имеет никакого значения, он не может это выяснить, исходя из скудных имеющихся данных.

И учёные долгое время были убеждены, что такую информацию о чёрной дыре никак нельзя извлечь: она навеки и безвозвратно исчезает за горизонтом событий, то есть за условной, так сказать, "поверхностью". Потому её и называют горизонтом событий, что события по ту сторону — тайна.

Американский физик Джон Уилер. Фото © Wikipedia

Американский физик Джон Уилер. Фото © Wikipedia

Сам термин "чёрная дыра" первым предложил науке американский физик Джон Уилер, это было в 1967 году. И он же заявил миру, что "у чёрной дыры нет "волос". Учёный имел в виду, что информация никоим образом не выходит из-за горизонта событий. Он позже подчёркивал, что метафору придумал не он, а его коллега Джейкоб Бекенштейн. Кстати, ещё одному знаменитому физику, одному из основоположников квантовой электродинамики, Ричарду Фейнману, эта фраза очень не понравилась, он счёл её неприличной и отказывался использовать. Но более меткого обозначения для недоступности информации о чёрной дыре с тех пор изобрести не удалось, так что в историю науки это обстоятельство вошло как теорема об отсутствии "волос".

Информационный парадокс Хокинга

Стивен Хокинг в 1976 году сформулировал идею, которую (по крайней мере, отчасти) почерпнул у советских физиков Якова Зельдовича и Владимира Грибова, о том, что от чёрных дыр всё же исходит некое излучение. "Излучение Хокинга" работает примерно так: возле горизонта событий ненадолго возникают пары частиц и античастиц, одна из них падает в чёрную дыру, а другая улетает прочь, что теоретически можно было бы наблюдать как излучение. Практически пока ещё не наблюдали. Но дело в том, что такой механизм излучения тоже ничего не говорит о том, что у неё внутри. Это и стало парадоксом.

Парадокс заключается в том, что квантовая механика перевернула все представления о реальности, в которой мы находимся. Оказалось, что вся эта реальность состоит из квантовых частиц, а для них, похоже, нет нерешаемых проблем. Для них нет препятствий — они сквозь них проходят. И в плену гравитации они оказаться не могли. По крайней мере, по имеющимся представлениям. То есть информация о составе чёрной дыры не девается никуда, она остаётся. Поэтому учёные считали, что для примирения этих противоборствующих знаний надо переписывать либо квантовую физику, либо общую теорию относительности Эйнштейна.

Квантовые "волосы"

Фото © Shutterstock

Фото © Shutterstock

Решение проблемы предложили профессор Университета Сассекса (Великобритания) Ксавье Кальмет и его коллега из Мичиганского государственного университета Стивен Хсу. Оно заключается в том, что информацию о составе чёрной дыры хранит её гравитация. Учёные полагают, что в гравитационном поле вокруг неё должны быть некие колебания и в них на квантовом уровне закодированы все её тайны. Значит, эти колебания отличаются в зависимости от того, из чего состоит чёрная дыра.

Оказывается, чёрные дыры на самом деле хорошие дети, хранящие память о звёздах, которые их породили, сказал профессор Кальмет.

Стоит, впрочем, отметить, что в опубликованной об этом научной статье многократно фигурирует слово "гравитон". Это гипотетическая частица. Природа гравитации — одна из величайших научных тайн. Есть версия, что её распространяют некие частицы. Если бы они были, то по-разному бы вели себя при взаимодействии с разными частицами и наконец объединили бы законы привычного мира со вседозволенностью квантовой физики.

https://static.life.ru/publications/2022/3/19/1134581937712.8445.jpg

Фото © Shutterstock

Что внутри чёрной дыры?

0
Комментариев: 0
avatar
Для комментирования авторизуйтесь!