5 грудня 2016, понеділок

Інша реальність. Стівен Гокінг з'ясував, куди ведуть чорні діри

Чорні діри можуть бути воротами до паралельних всесвітів
NASA

Чорні діри можуть бути воротами до паралельних всесвітів

Знаменитий британський фізик Стівен Гокінг переглянув свої колишні теорії і дав правдоподібне пояснення природі чорних дір.

Невідомо, чи дивився Гокінг недавній блокбастер Крістофера Нолана Інтерстеллар, і якщо дивився, то що він думає про можливість батька, який потрапив у чорну діру, відправляти своїй доньці повідомлення через простір і час.

Однак, нова теорія Гокінга про чорні діри також торкається здатності чорних дір незвичайним чином поводитися з інформацією, яка в них... провалюється.

У січні 2016 року Гокінг у черговий раз потрапив до заголовків провідних ЗМІ планети. Тоді він заявив, що знайшов можливе вирішення парадоксу чорних дірок, тобто зміг пояснити, як чорні діри можуть одночасно стирати інформацію і зберігати її.


Стивен Хокинг предположил, что черные дыры вовсе не являются вечными тюрьмами
Стівен Гокінг припустив, що чорні діри зовсім не є вічними в'язницями


Роботу Гокінга було опубліковано на сайті ArXiv.org, що дозволило іншим фізикам ознайомитися з нею і висловити критичні зауваження. І ось шість місяців потому, не зустрівши серйозного опору світової наукової еліти, теорію Гокінга опублікували в авторитетному журналі Physical Review Letters.

Разом зі своїми співавторами - Ендрю Стромінжером з Гарвардського університету і Малколмом Перрі з Кембриджського університету - Гокінг стверджує, що чорні діри являють собою не що інше, як портали в інший Всесвіт.

НВ спробувало простежити за ходом думки Гокінга і розібратися, чому його нова теорія вважається подією у світі фізики.

Вічна пам'ять?

Нинішні уявлення про чорні діри сформовані на базі загальної теорії відносності Ейнштейна.

Згідно з усталеним уявленням, все, що перетинає горизонт подій на краю чорної діри, безслідно зникає.

Навіть світло не може уникнути такої долі. Власне, тому чорні діри і отримали свою назву. Адже вони поглинають світло, і ми їх не здатні побачити.


Популяризации черных дыр способствовал блокбастер Интерстеллар режиссера Кристофера Нолана
Популяризації чорних дір сприяв блокбастер Інтерстеллар режисера Крістофера Нолана


Однак, у 1970-х британський фізик Стівен Гокінг припустив, що є щось, здатне "втекти" від чорної діри завдяки законам квантової механіки. Це щось - радіація.

Якщо постаратися переповісти цю теорію Гокінга простою мовою, то виходить приблизно таке. Коли чорна діра "заковтує" одну половину пари частинка-античастинка, то інша половина повертається назад в космос у вигляді радіаційної частинки, несучи з собою невелику частку енергії чорної діри.



Вода камінь точить, як кажуть.

Тому й навіть незначний відтік енергії рано чи пізно може призвести до зникнення чорної діри. І її єдиним слідом залишиться електромагнітна радіація, яку випромінювала ця діра. Це явище отримало назву "випромінювання Гокінга".

Проблема полягає в тому, що згідно з підрахунками Гокінга, радіація не може містити ніякої цінної інформації про те, що "заковтувала" чорна діра за час свого існування. Іншими словами, вся інформація втрачається назавжди.

А це твердження суперечить уявленням сучасної фізики про те, що час завжди можна повернути назад.

Принаймні, в теорії всі процеси у Всесвіті повинні виглядати однаково, незалежно від того, рухається час вперед або назад.

На перший погляд, це звучить дивно. Але якщо порівняти цей принцип з принципом роботи сучасного комп'ютера, то все стає гранично ясно, пояснює астрофізик Денніс Овербай.

via GIPHY

“Всесвіт являє собою щось на кшталт суперкомп'ютера, - каже він. - І передбачається, що він здатен вести облік всього, що відбувалося в його межах".

Як приклад він наводить логи камер дорожнього спостереження. Вони містять записи про те, що одна з машин, яка проїхала повз вас, була зеленим пікапом, а інша - червоним Porsche. І ця інформація зберігається через тривалий час після того, як обидві машини роз'їхалися.

Точно так само і Всесвіт пам'ятає про те, що одна з частин складалася з матерії, а друга - з антиматерії. "Частинки можуть бути зруйновані, але інформація про них - про їх основні фізичні атрибути - має існувати завжди", - пояснює Овербай.

Чорні діри суперечать цій основоположній теорії квантової механіки, адже прийнято вважати, що вони повністю знищують будь-яку інформацію.

Ця суперечність є проблемою не тільки для астрофізики, але і для фізики загалом.

І ось тепер, Гокінг стверджує, що знайшов рішення проблеми.

Волосся пам'яті

Навколо чорної діри може існувати певне гало - світіння з м'якого "волосся", яке здатне зберігати інформацію, що передбачає Гокінг.

Насправді, "волосся" - це метафора. Вона описує квантові порушення, які несуть дані про все, що проходило через чорну діру. І ці порушення існують навіть після того, як зникає сама чорна діра.

via GIPHY

За словами Овербая, ці порушення найпростіше описати як якийсь космічний аналог доріжок на поверхні вінілових платівок. На цих "доріжках" записана інформація про те, що проходило крізь горизонт подій, а потім зникало.

Висунувши цю гіпотезу в січні 2016 року, Гокінг визнав помилковість своїх колишніх розрахунків, ґрунтуючись на яких, свого часу припускав, що чорні діри поглинають інформацію назавжди.

У нової гіпотези Гокінга про "волосся" за півроку з моменту першої публікації так і не з'явилося серйозних критиків. Дослідники відзначають, що це витончене пояснення інформаційного парадоксу виглядає цілком правдоподібно.

"Без минулого ми втратимо свою індивідуальність", - констатує Гокінг

Хоча і не до кінця вичерпно.

“Сама собою гіпотеза не дає повноцінного розв'язання проблеми збереження інформації чорними дірами, - пояснює Гарі Горовіц, фізик з Каліфорнійського університету. - Розрахунки також мають бути зроблені для гравітаційних полів, а не тільки для електромагнітних".

Горовіц також не впевнений, що цього "волосся" достатньо для зберігання всієї інформації про те, що падає на чорну діру.

Однак, Горовіц вважає, що власне хід думки Хокінга може привести до відкриття нових видів зберігання інформації у Всесвіті. І таким чином, проблема інформаційного парадоксу чорних дір зрештою буде вирішена, припускає він.

Інший Всесвіт

"Чорні діри не є вічною в'язницею, як раніше вважали, — говорив Гокінг, представляючи свою теорію в січні. — Якщо вам здається, що ви потрапили в чорну діру, не здавайтеся. Є вихід".

У цій цитаті є частка жарту, проте загалом вона наводить на головну думку, яку Гокінг приховав у своїй роботі.


Герой Интерстеллара, попав в черную дыру смог отправлять сообщения своей дочери в прошлое
Герой Інтерстеллара, потрапивши в чорну діру, зміг відправляти повідомлення своїй доньці в минуле


Якщо знищення інформації можливо в принципі, міркує Гокінг, то можна припустити, що можливо стерти інформацію про минуле.

Таким чином, якби чорні діри могли й справді без сліду знищувати будь-яку інформацію, що в них потрапляє, це означало б, що, знову таки, чисто теоретично, вони можуть видаляти частинки минулого.



Але ж саме минуле говорить нам про те, хто ми є. "Без минулого ми втратимо свою індивідуальність", - констатує Гокінг.

Тому наслідком припущення про "волосся" чорних дір є гіпотеза про альтернативний Всесвіт. Або ж про те, що їх безліч.

Гокінг вважає, що все, що падає в чорну діру, виявляється в іншому просторі. При цьому, Гокінг переконаний, що чорні діри являють собою квиток в один кінець. Повернутися в наш Всесвіт через чорну діру не вдасться.

Простіше кажучи, за теорією Гокінга, показані в Інтерстелларі події не могли б відбутися. Потрапивши в чорну діру, головний герой не зміг би відправляти послання доньці в минуле.

"Я з азартом ставлюся до космічних польотів, але летіти в чорну діру не збираюся", - жартує Гокінг щодо безжальності чорних дір.

Коментарі

1000

Правила коментування
Показати більше коментарів

Останні новини

ТОП-3 блога

Фото

ВІДЕО

Читайте на НВ style

Наука ТОП-10

Погода
Погода в Киеве

влажность:

давление:

ветер: