Червоточини можуть допомогти розв’язати сумнозвісний парадокс чорної діри, повідомляє Весела нова стаття

Ілюстрація червоточини. (KTSDesign/Science Photo Library/Getty Images)

Що відбувається з інформацією після того, як вона виходить за горизонт подій a Чорна діра ? Були припущення, що геометрія червоточин може допомогти нам вирішити цю неприємну проблему, але математика була, м’яко кажучи, складною.

У новій статті міжнародна команда фізиків знайшла обхідний шлях для кращого розуміння того, як колапсована чорна діра може уникнути порушення фундаментальних законів квантової фізики (про це трохи пізніше).

Незважаючи на те, що ця робота є високотеоретичною, вона припускає, що є речі, яких ми втрачаємо в пошуках вирішення загальна теорія відносності з квантовою механікою.



«Ми виявили нову геометрію простору-часу зі структурою, схожою на червоточину, яку не помічали в звичайних обчисленнях», — каже фізик Канато Гото Корнельського університету та RIKEN в Японії.

«Ентропія, обчислена за допомогою цієї нової геометрії, дає зовсім інший результат».

Інформаційний парадокс чорної діри є одним із невирішених суперечностей між загальною теорією відносності Ейнштейна та квантовою механікою.

Відповідно до загальної теорії відносності, горизонт подій чорної діри є точкою неповернення. Все, що проходить за межі цієї критичної точки, невблаганно потрапляє в гравітаційний колодязь чорної діри, і жодна швидкість у Всесвіті, навіть швидкість світла у вакуумі, не є достатньою для швидкості втечі. Пропало, ось і все. Капут. Безповоротно.

Потім прийшли Стівен Хокінг у 1970-х роках, припускаючи, що, коли брати до уваги квантову механіку, чорні діри міг випромінювати радіацію після всього.

Відповідно до теорії, це відбувається в результаті взаємодії чорної діри з хвилеподібними властивостями навколишніх частинок, фактично змушуючи її «світитися» з температурою, яка стає вищою, оскільки чорна діра стає меншою.

Зрештою це світіння повинно змусити чорну діру стиснутися нанівець.

«Це називається випаровуванням чорної діри, оскільки чорна діра стискається, як крапля води, що випаровується». Гото пояснює .

Оскільки «світіння» не схоже на те, що спочатку потрапило в чорну діру, здається, що все, що потрапило в випаровану чорну діру, зникло назавжди. Але згідно з квантовою механікою інформація не може просто зникнути із Всесвіту. Багато фізиків досліджували можливість того, що ця інформація якимось чином закодована Радіація Хокінга .

Гото та його команда хотіли математично дослідити цю ідею, обчисливши ентропія випромінювання Хокінга навколо чорної діри. Це міра безладу в системі, і її можна використовувати для діагностики втрати інформації під час випромінювання Хокінга.

За словами а Папір 1993 року За словами фізика Дона Пейджа, якщо безлад змінюється і ентропія падає до нуля, коли чорна діра зникає, слід уникати парадоксу відсутності інформації. На жаль, у квантовій механіці немає нічого, що дозволило б відбутися цьому зворотному розвитку.

Увійдіть у червоточину або принаймні в математичну копію такої в дуже конкретних моделях Всесвіту. Це зв'язок між двома областями вигнутого аркуша простору-часу, трохи схожого на міст через яр.

Таке мислення у поєднанні з чорними дірами дає нам інший спосіб обчислення ентропії випромінювання Хокінга, каже Гото.

'Червоточина з'єднує внутрішню частину чорної діри та випромінювання ззовні, як міст', пояснює він .

Коли команда виконала свої розрахунки за допомогою моделі червоточини, їхні результати збігалися з ентропійною кривою Пейджа. Це свідчить про те, що інформація, що вилетіла за горизонт подій чорної діри, не може бути втрачена назавжди.

Але, звичайно, ще залишаються деякі питання. Доки на них не буде знайдено відповіді, ми не можемо вважати інформаційний парадокс чорної діри остаточно вирішеним.

«Ми досі не знаємо основного механізму того, як інформація переноситься радіацією», Гото каже . «Нам потрібна теорія квантової гравітації».

Дослідження опубліковано в Журнал фізики високих енергій .

Про Нас

Публікація Незалежних, Перевірених Фактів Звітів Про Здоров'Я, Космос, Природу, Технології Та Навколишнє Середовище.