Физики разгадали знаменитый парадокс черной дыры Стивена Хокинга

В основе каждой черной дыры лежит проблема. Уходя в небытие на протяжении эонов, они уносят с собой маленький кусочек Вселенной.

Это парадокс, который покойный Стивен Хокинг оставил нам как часть своей революционной работы над этими объектами, вдохновляя исследователей на поиск решений в течение большей части полувека.

Где-то между двумя величайшими теориями, когда-либо созданными в физике, есть крошечный, но существенный изъян. Решение позволило бы нам либо смоделировать общую теорию относительности как систему, подобную частице, либо понять квантовую физику на фоне изменчивого пространства и времени.

Новая теория выдвинутая физиками из Великобритании, США и Италии, безусловно, вызвала некоторый интерес в средствах массовой информации, хотя пройдет некоторое время, прежде чем мы так или иначе узнаем, является ли это решением, которое мы так отчаянно ищем.

С математической точки зрения это новый поворот идеи, которую уже давно обдумывали, — идеи, согласно которой черные дыры вроде как обладают «волосами».

Около полувека назад Хокинг пришел к выводу, что черные дыры должны «сиять» довольно уникальным образом. Их искривление Вселенной изменило бы волнообразную природу окружающих квантовых полей, так что возникла бы форма теплового излучения.

Чтобы сбалансировать всю математику, это означает, что черные дыры будут постепенно излучать энергию, уменьшаться и, в конце концов, исчезать.

Обычно информация, падающая на излучающий объект, такой как звезда, представляется в беспорядочном спектре цветов, исходящих от его поверхности. Но это не так для черных дыр. Если теория излучения Хокинга верна, черная дыра просто исчезнет. Это нарушает важное правило квантовой физики, согласно которому информация, делающая частицу частицей, сохраняется во Вселенной от момента к моменту.

Значительной частью споров о природе информационного банка черной дыры является степень, в которой характеристики и поведение ее содержимого продолжают влиять на их окружение даже после того, как они перешагнули через край.

Существуют решения для черных дыр в общей теории относительности, которые признают их массу, угловой момент и заряд. Любые связи со Вселенной описываются как волосы, а теории, которые предполагают их постоянство, — как «теоремы о волосах да».

Наличие небольшого количества «волос» дало бы черным дырам возможность для того, чтобы квантовая информация оставалась застрявшей во Вселенной, даже если они со временем исчезнут.

Это новое решение применяет квантовое мышление к гравитации в виде теоретических частиц, называемых гравитонами. Это не настоящие частицы, такие как электроны и кварки, поскольку никто еще не видел их во плоти. Их может и вовсе не быть.

Это не означает, что мы не можем понять, как они могли бы выглядеть, если бы это было так, или рассмотреть возможные квантовые состояния, в которых они могли бы действовать.

Посредством ряда логических шагов от того, как гравитоны потенциально могут вести себя при определенных энергетических условиях, команда демонстрирует разумную модель, как информация внутри черной дыры может оставаться связанной с окружающим пространством через ее линию невозврата — как небольшие возмущения гравитационного поля черной дыры (волосков).

Как теория, это интересная теория, основанная на прочной основе. Но предстоит пройти долгий путь, прежде чем мы сможем сказать «решен» об этом парадоксе.

Исследование опубликовано в журнале Physical Review Letters.