Хокинг търси „авариен изход“ в черна дупка

Хокинг търси „авариен изход“ в черна дупка

Черните дупки винаги са останали прости в нашето въображение.

Имаше време, когато, използвайки правилата на общата теория на относителността, човек можеше да си представи гъста безкрайна сингулярност. Тя е била заобиколена от гравитационна зона, от която е било невъзможно да се избяга и се нарича „хоризонт на събитията“. Тези компоненти, заедно с няколко допълнителни подробности, представляват основното описание на анатомията на черна дупка.

Учебникът пише за това много ясно: нищо, дори лъч светлина не може да пробие гравитационния порок на хоризонта на събитието. Това е само еднопосочен билет. Ако един астронавт е твърде близо до хоризонта на събитието, той ще се влачи вътре. И той ще трябва да падне до смъртта си, очаквайки ужасни последици от спагети.

Въпреки, че това е опростена форма, тя служи като доста прилично обяснение за това какво се случва в черната дупка . Но през 70-те години британският гуру на теоретичната физика Стивън Хокинг представи основната си теория за изпаряването на черните дупки. И в днешно време Хокинг вярва, че учебниците са грешни, което ни води до идеята, че чернокожите изглеждат като еднопосочни улици.

Радиационен проблем на Хокинг

Сложността на факта, че черните дупки могат да се изпарят, е следствие от странността на неизследвания квантов свят. Квантовите теоретици предполагат, че във вакуумното пространство двойка „виртуални частици“ постоянно излизат от пространството и се връщат към нея. Така се оказва, че “истинският вакуум” никога не е празен. Всъщност, тя е пълна с двойки квантови частици, които се раждат в света и след това се унищожават в малък интервал от време. Обикновено такъв процес се осъществява без прекъсване и възпрепятстване - частици възникват от вакуум, а след това унищожават с партньора си, а Вселената прави своя личен бизнес. Но ако добавите черна дупка към сместа, тогава всичко около вас придобива чертите на лудостта.

Както споменахме по-горе, хоризонтът на събитията в черна дупка става точка, от която няма връщане. И така, какво ще се случи, когато чифт виртуални частици се покачат в общото съществуване на хоризонта и само един пада вътре? Е, втората „виртуална частица“, която е загубила своя партньор за унищожение, буквално е изтласкана от черната дупка и става категория „реалност“. В процеса на превръщане в "реалност" тази частица взема част от масата от черната дупка (квантовата механика никога не твърди, че предава логически смисъл). Поради този процес, постоянно бушуващ в хоризонта на събитията, черната дупка започва да губи физическа маса. Това е това, което излъчва излъчването на Хокинг.

До този момент само затопли апетита ви към странностите на квантовата теория на полето и тогава ще бъде само по-странно. Но първо трябва да се докоснем до някаква допълнителна информация.

Общата теория на относителността и квантовата теория на полето играят помежду си с правилата. И двете области на физиката се занимават с фундаментални описания на пространството, времето и материята на микро (квантово) и макро (космологично) ниво. Те са разположени на противоположните страни на везните. И след скорошното откритие на бозона на Хигс, квантовата „книга с рецепти“, наречена Стандартния модел, още веднъж помогна да се докаже, че това е точно описание на това как работи нашата Вселена.

Стандартният модел изглежда има фундаментален проблем с гравитацията. Досега физиците не са успели да намерят частица, която да посредничи в гравитационната сила (хипотетичното име е "гравитон"). И въпреки всичките им усилия, изглежда, че все още няма начин да се реши този пъзел. През последните години черните дупки се превърнаха в друго бойно поле между общата теория на относителността и квантовата теория на полето.

Антитеза на „Без драма”

Когато материята (и следователно "информацията") влезе в пространството на черната дупка, тя се отстранява от известните граници на Вселената и се унищожава ефективно. Това е проблем. Общата теория на относителността не се интересува много от информацията, която материята притежава. Но от друга страна, квантовата теория се интересува твърде много от тази информация и вярва, че тя не може да бъде „изчистена”.

През 2004 г. се е случило известно събитие, когато Хокинг признава поражението в спор с теоретичния физик Джон Прескил. Той потвърди, че информацията „изгубена“ в черна дупка е кодирана в лъчението на Хокинг (първоначално той твърди, че черните дупки унищожават информация, а информацията в радиацията е нов код, който не се отнася до обект, влизащ в дупката).

Но това бързо решение създаде друг проблем. През 2012 г. група физици, водена от Джоузеф Полчински от Калифорнийския университет в Санта Барбара, осъзнаха, че съхраняването на информация в радиацията на Хокинг ще изисква силна „защитна стена“ с квантова енергия, която ще изстиска всичко извън хоризонта на събитията.

Припомняйки нашия нещастен космонавт, който влезе в хоризонта на събитие с черна дупка, той няма да преживее нищо с общата теория на относителността, докато се движи в тази област (разбира се, ако не беше Матю МакКонахи, който би видял ярки светлини). Естествено, в края на краищата, астронавтът ще се счупи на малки парчета, но ще бъде изгорен. Такъв мисловен експеримент е известен като постулат без драма.

Но всичко променя безизходицата от защитната стена. Той просто нарушава законите на драмата и създава точно обратното. Това означава, че напълно нарушава общата теория на относителността и теорията, която контролира черната дупка, с която започнахме.

Затова сега физиците трябва да се борят с уравненията и да се опитат да решат “информационния парадокс”. Това са най-великите умове през последните десетилетия. Самият Стивън Хокинг дори не напуска този дебат. Например, миналата година той обсъжда възможността за замяна на теорията си с теоретична конструкция, известна като „видимия хоризонт“, а не определени граници. Може би тази концепция трябва да бъде подобрена и всъщност този хоризонт променя своята формация в отговор на квантовите флуктуации в черната дупка. Това създава хаотично разстройство в информацията извън видимия хоризонт, който нито нарушава законите на квантовата динамика, нито общата теория на относителността.

"Така, както предсказваме времето на Земята, информацията ще бъде ефективно загубена, ако няма загуба на унитарност", пише Хокинг в статия. Това означава, че въпреки че информацията може да бъде освободена от черната дупка, нейната случайност не може да се интерпретира без решаване на проблема с защитната стена.

Излишно е да казвам, че това не е краят на дебата между връстниците на Хокинг.

И сега Хокинг, който се появява в новините в Кралския технологичен институт в Стокхолм на 24 август, даде своето изящно обяснение чрез публична лекция. Той ми каза, че е обмислял информацията за обработката на кабелите в черни дупки.

"Вярвам, че информацията не се съхранява в средата на черна дупка, както може да се мисли, а на границата, в хоризонта на събитията", каза той на лекцията.

Ученият подробно обясни, че информацията се съхранява върху обекти, които попадат в черна дупка, и се превръща в двуизмерни холограми, след което те се улавят в излъчването на Хокинг и се отстраняват от черната дупка. Но в него няма романтика, защото не прилича на супер-напреднал компютърен твърд диск. Вместо това е истинска хаотична бъркотия.

„Мисля, че черните дупки изобщо не са същите като описаните”, обясни той. - Те не представляват вечен затвор, както се смяташе досега. Нещата могат да преминат от дупката към външните или към други вселени. Очакваме документите, които Хокинг и неговите служители възнамеряват да публикуват в рамките на няколко седмици, за да разберат какво има предвид под думата „други“ вселени. Но има предположения, които ясно показват, че дупките могат да служат като врата към паралелни светове или дори към пълни вселени.

Телескоп Horizon за събития

В момента Хокинг може да е формулирал „авариен изход“, за да получи информация от обект, който е попаднал в черна дупка. Но ние няма да можем точно да знаем процеса, докато напълно проучим природата на тези обекти.

Астрономите от телескопа Event Horizon са близо до виждането на дълбокото ядро ​​на нашата галактика. Те могат да видят прожектирания диск от светлина, който заобикаля свръхмасивната черна дупка на Млечния път , Стрелец А, разположен на разстояние от 20 хил. Светлинни години.

„За толкова много години Хокинг се опитва да намери решения на информационния парадокс: или да го настрои, така че квантовата теория на полето да се комбинира с общата теория на относителността, или да промени начина на гледане на черна дупка”, пише Димитриос Псалтис, професор по астрономия и физика от Университета в Аризона , "Ако всичко се получи с втория вариант, телескопът Event Horizon ще може да види уникален изглед."

Работата на Хокинг може да предложи нови иновативни идеи и да даде възможност да се разгледат някои аспекти на информационния парадокс.

Коментари (0)
Популярни статии
Търсене