Ученых давно смущает одна из самых головокружительных тайн Вселенной — парадокс черных дыр. Прорывное исследование открыло новое понимание того, как информация ускользает из них, решая десятилетнюю проблему, которая озадачивала даже самых выдающихся физиков.
Исследование, опубликованное в журнале Physical Review Letters, проливает свет на механизм, посредством которого черные дыры испускают частицы, известные как излучение Хокинга. Оно раскрывает решающую роль, которую играют квантовые поправки к наружной метрике, или «квантовые волосы».
Что такое излучение Хокинга?
Чтобы понять этот парадокс, мы должны вернуться в 1974 год, к великой идее Стивена Хокинга. Ученый осознал, что черные дыры со временем испаряются. Подобно высыхающей луже, черная дыра будет медленно уменьшаться, пока от нее не останется ничего.
Его открытие отсылает нас к квантовой физике, показывающей, что пустое пространство на самом деле не пустое. Вместо этого из вакуума постоянно возникают пары так называемых виртуальных частиц. Эти пары обычно остаются вместе, за исключением немногих, возникающих с обеих сторон от границы черной дыры, которая называется горизонтом событий. В этом случае один член пары может оказаться в гравитационной ловушке, а другой — унесет энергию. Впоследствии эта утечка энергии сводит черную дыру на нет.
Единственная проблема этого сценария заключается в том, что если черные дыры можно уничтожить, то можно уничтожить и всю информацию о том, что в них попало. Это должно было бы нарушать фундаментальный закон физики, утверждающий, что информацию уничтожить нельзя. Это и есть парадокс. Почти 50 лет физики были озадачены этой проблемой.
Черные дыры и «нетепловое» излучение
Согласно недавнему исследованию физиков из Университета Сассекса и Университета штата Мичиган, проблема «информационного парадокса черной дыры» наконец-то решена. Исследование предполагает, что информация может быть скрыта в радиации, окружающей черные дыры (ее также называют «квантовыми волосами»), и что однажды ее можно будет восстановить и реконструировать историю этих объектов.
Команда использовала метод туннелирования, учитывающий возмущение энергии, чтобы показать, как «квантовые волосы» влияют на квантовую амплитуду Хокинга. Результатом оказалось то, что фон или среда, в которой возникает излучение Хокинга, испытывает влияние «квантовых волос». Это значит, что испарение черных дыр на самом деле унитарно. То есть информация не может быть потеряна, а окончательное состояние объекта все еще может содержать намеки о его начале. Кроме того, исследователи выявили, что добавление модификации расчетов Хокинга делает излучение «нетепловым» и, следовательно, способным нести информацию.
Этот прорыв может привести к лучшему пониманию того, как ведут себя черные дыры и как они взаимодействуют со Вселенной вокруг них.
Ранее мы рассказывали о том, что такое черные дыры и как они возникают.
Только самые интересные новости и факты в нашем Telegram-канале!
Присоединяйтесь: https://t.me/ustmagazine
