24 октября 2019
Научные исследования осуществляются на самой границе неизвестности, и полученные знания обозначают наш путь сквозь бездну неопределенности. Нет ничего более неопределенного и поучительного, чем парадоксы. На протяжении всей истории они грозили разрушить вдребезги всё, что знаем, но столь же часто меняли наши представления о мире. Одним из самых больших парадоксов, ищущих своего объяснения сегодня, является исчезновение информации в чёрных дырах. Его решение способно фундаментально изменить то, как мы понимаем общую теорию относительности и квантовую механику.
Чтобы понять этот парадокс, мы должны определить, что такое "информация". На бытовом уровне это обычно всё то, что видно невооруженным глазом. Если это, например, яблоко, то оно красное, круглое и блестящее. Физиков, тем временем, больше волнует квантовая информация. Она относится к квантовым свойствам всех частиц, составляющих яблоко - к таким, например, как позиция, скорость и спин. Все объекты состоят из частиц, обладающих уникальными квантовыми свойствами. Это представление наиболее отчётливо выражено в фундаментальном законе физики - общее количество квантовой информации во Вселенной должно быть неизменным.
Рисунок художника: аккреционный диск горячей постоянной плазмы, вращающийся вокруг чёрной дыры
Даже если уничтожить объект, изуродовать его до неузнаваемости, квантовая информация сохранится. И если есть возможность узнать её, мы теоретически можем воссоздать объект из принадлежавших ему когда-то частиц. Сохранение информации - это не просто некое произвольное допущение, а математическая необходимость, на которой зиждется современная наука. Беда в том, что рядом с черными дырами эта фундаментальная основа начинает рушиться. Когда какой-то объект попадает туда, он покидает Вселенную, а вся его квантовая информация безвозвратно теряется. Но у учёных на этот случай есть несколько теорий, позволяющих не допустить столь кощунственного нарушения законов физики.
Информация хоть и находится вне поля зрения, но всё ещё может существовать в таинственных глубинах чёрной дыры. Кроме того, некоторые исследователи предлагают считать, что она вообще не попадает внутрь, а кодируется на поверхности, в так называемом горизонте событий. По мере увеличения массы черной дыры увеличивается и поверхность этого горизонта. То есть, возможно, при поглощении объекта здесь появляется больше места для хранения квантовой информации.
Вне зависимости от того, что, где и как сберегается внутри черной дыры или на её поверхности, имеющиеся у нас законы физики худо-бедно всё объясняют. Но ровно до тех пор, пока мы не сталкиваемся с излучением Хокинга. Этот феномен был описан учёным в 1974 году. Он подразумевает, что черные дыры постепенно испаряются. Они теряют массу, отбрасывая частицы вещества от горизонта событий. Здесь важно то, что они не связаны с информацией, находящейся внутри черной дыры, а это предполагает, что и сам этот объект, и все квантовые "данные", которые он содержит, могут быть полностью стерты.
Так действительно ли информация в этом случае исчезает? Если нет, то куда она девается? Эти вопросы крайне актуальны для современной физики. Бесследное исчезновение информации заставит учёных переписать самые что ни на есть фундаментальные научные парадигмы. Но, как уже было сказано выше, каждый парадокс - это отличная возможность совершить новые открытия. Исследователи рассматривают самые разные решения описанной проблемы. Кто-то считает, что информация неведомым пока образом кодируется в том излучении, которое выбрасывается горизонтом чёрной дыры. Другие предполагают, что этот парадокс вызван непониманием реальных механизмов взаимодействия общей теории относительности и квантовой теории поля. Третьи утверждают, что решение как этого, так и многих других парадоксов будет получено естественным образом после создания "Единой теории всего".
Но, возможно, самое умопомрачительное, что вытекает из этого парадокса - это голографический принцип. Развивая представление о том, что двухмерная поверхность горизонта событий хранит квантовую информацию, он предполагает, что граница наблюдаемой нами Вселенной также является двухмерной поверхностью, содержащей информацию о трёхмерных объектах нашего бытия. Если это так и есть, то та реальность, которую мы ощущаем - это всего лишь голографическая проекция этой информации. Весьма интригующе, не правда ли?
черные дыры космос теория астрономия научно-популярное физика наука стивен хокинг парадокс хокинга
Это интересно
0
|
|||
Последние откомментированные темы:
-
Ответы на детские вопросы про "Лунную Афёру"
(1)
kauperwud
,
28.02.2022
-
Космический корабль в несколько километров: все, что известно о новом проекте Китая
(2)
андрей1
,
27.02.2022
-
ЗАГАДКИ "ПАРАДОКСА ФЕРМИ" БОЛЬШЕ НЕТ?
(3)
donskarloss@gmail.com
,
27.02.2022
-
Марсианские реки
(1)
donskarloss@gmail.com
,
27.02.2022
-
Семь спорных причин считать, что на Земле существовали цивилизации до людей
(1)
donskarloss@gmail.com
,
24.02.2022
20240426065735