Физики решили парадокс Стивена Хокинга для черных дыр
Исследователи, возможно, разгадали знаменитый парадокс черной дыры профессора Стивена Хокинга — загадку, которая озадачивала ученых почти полвека. Согласно двум новым исследованиям, нечто, называемое «квантовыми волосами», является ответом на проблему.
В первой статье, опубликованной в журнале Physical Review Letters, исследователи продемонстрировали, что черные дыры более сложны, чем предполагалось изначально, и имеют гравитационные поля, содержащие информацию о том, как они образовались.
Исследователи показали, что вещество, схлопывающееся в черную дыру, оставляет след в ее гравитационном поле — отпечаток, называемый «квантовым волосом».
В следующей статье, опубликованной в отдельном журнале Physics Letters B, ученые заявили, что квантовые волосы разрешают информационный парадокс Хокинга о черной дыре.
В 1976 году Хокинг предположил, что по мере испарения черные дыры уничтожают информацию о том, что их сформировало.
Эта идея противоречит фундаментальному закону квантовой механики, согласно которому любой процесс в физике можно математически обратить вспять.
В 1960-х годах физик Джон Арчибальд Уилер, обсуждая отсутствие у черных дыр наблюдаемых характеристик, помимо их общей массы, вращения и заряда, придумал фразу «у черных дыр нет волос», известную как теорема об отсутствии волос.
Тем не менее, недавно обнаруженные «квантовые волосы» обеспечивают способ сохранения информации при коллапсе черной дыры и, как таковые, решают одну из самых известных проблем современной науки, говорят эксперты.
«Черные дыры долгое время считались идеальной лабораторией для изучения того, как объединить общую теорию относительности Эйнштейна с квантовой механикой» — говорит профессор Ксавьер Калме из Школы математических и физических наук Университета Сассекса.
«В научном сообществе обычно предполагалось, что разрешение этого парадокса потребует огромного сдвига парадигмы в физике, вынуждая сделать потенциальную переформулировку либо квантовой механики, либо общей теории относительности. Что мы обнаружили — и я думаю, что это особенно интересно — так это то, что в этом нет необходимости».
Объясняя открытие «квантовых волос», Роберто Касадио, профессор теоретической физики Болонского университета, сказал: «Ключевым аспектом является то, что черные дыры образуются в результате коллапса компактных объектов, а затем, согласно квантовой теории, нет абсолютного разделения между внутренней и внешней частью черной дыры».
«В классической теории горизонт действует как идеальная односторонняя мембрана, которая ничего не пропускает наружу, и поэтому внешний вид одинаков для всех черных дыр заданной массы. Это классическая теорема об отсутствии волос».
«Однако в квантовой теории состояние материи, которая коллапсирует и образует черную дыру, продолжает влиять на внешнее состояние таким образом, который совместим с существующими экспериментальными границами. Это то, что известно как «квантовый волос».