Почему физики терпеть не могут информационный парадокс черных дыр?

11 413 просмотра
Об авторе

Черная дыра

Вы наверняка слышали, что черные дыры уничтожают информацию, которая в них попадает. Почему это является такой огромной проблемой для физики, что ученые всеми силами пытаются избавиться от этой нелепой и нелогичной формулировки? Что ж, мир стал довольно сложным. В моем детстве все было проще. Трава была зеленее, газировка вкуснее, а черные дыры были черными. То есть черные дыры сжимали материю и энергию в бесконечно плотные сингулярности, не создавая непреодолимых парадоксов. Это были хорошие дни.

Но им пришел конец. Сегодня черные дыры вмещают все пятьдесят оттенков серого, изгибая законы физики один за другим. Что же такое информационный парадокс черной дыры?

Для начала давайте поговорим об информации. Когда физики говорят «информация», они имеют в виду конкретное состояние каждой частицы во Вселенной: масса, положение, спин, температура и т. д. Отпечаток пальца, который уникальным образом идентифицирует каждого, и вероятность того, что эти частицы собираются делать во Вселенной. Вы можете взять атомы, раздавить их или сжать вместе, но квантово-волновая функция, которая их описывает, всегда будет сохраняться.

Квантовая физика позволяет вам запускать всю Вселенную вперед и назад до тех пор, пока вы обращаете все в своей математике: заряд, четность и время. Это важно. Светлые умы говорят нам, что информация должна жить, несмотря ни на что. Представьте ее в виде энергии. Вы не можете уничтожить энергию: только преобразовать.

Черная дыра

Что такое черная дыра? Она образуется, когда крупнейшая звезда с массой в 20 раз превышающей солнечную жестоко коллапсирует и взрывается. Ее плотность материи чрезвычайно высока, скорость убегания превышает скорость света. Особо прикольные имеют перегретый диск аккреции с материей, которая кружится вокруг горизонта событий черной дыры, за пределы которого свет уже не может вырваться никак.

И тут у нас появляется один из самых странных побочных эффектов относительности: замедление времени. Представьте себе часы, падающие в направлении черной дыры, которые засасывает гравитационный колодец. Время будет идти медленнее по мере приближения к черной дыре, пока наконец не замерзнет на краю горизонта событий. Фотоны от часов вытянутся, и цвет часов пройдет через красное смещение. В конце концов, он исчезнет, поскольку фотоны вытянутся за пределы того, что могут обнаружить наши глаза.

Если бы вы смотрели на черную дыру миллиарды лет, вы увидели бы все, что она собрала, что застряло внутри, как на липучке. Вы нашли бы и часы, и «Титаник», и теоретически смогли бы определить квантовое состояние каждой отдельной частицы и фотона, который попал в черную дыру. Поскольку потребуется практически бесконечное количество времени, чтобы все испарилось совершенно, все в порядке.

Информация навсегда сохраняется на поверхности черной дыры. Все, что туда попало, определенно погибло, но их информация, их драгоценная квантовая информация, в полном порядке.

Если бы вы смогли распутать черную дыру, вы бы получили квантовую информацию, описывающую все, что употребила черная дыра. Во всяком случае так было в старые добрые дни.

В 1975 году Стивен Хокинг сбросил на черные дыры бомбу. Он осознал, что у черных дыр есть температура, и с течением огромного периода времени они совершенно испарятся, выпустив массу и энергию обратно во Вселенную. Этот процесс был обозначен как излучение Хокинга.

Но эта же идея породила парадокс. Информация о том, что попало в черную дыру сохраняется замедлением времени, но сама масса черной дыры испаряется. В конце концов, она совершенно исчезнет, и тогда куда денется информация? Та информация, которая не может быть уничтожена?

Астрономы в шоке. Десятками лет они работают, пытаясь решить этот вопрос. Есть небольшой набор вариантов:

  • Черные дыры не испаряются вовсе, Хокинг ошибся.
  • Информация в черной дыре каким-то образом утекает вместе с излучением Хокинга.
  • Черная дыра удерживает ее до самого конца, и когда испаряются две последних частицы, вся информация внезапно высвобождается во Вселенную.
  • Информация сжимается в микроскопическое пространство, которое остается после испарения черной дыры.

Черная дыра

Возможно, физики никогда не смогут выяснить это. Недавно Хокинг выдвинул новую идею, которая могла бы разрешить информационный парадокс черной дыры. Он предположил, что есть некий способ, которым излучение Хокинга могло бы уносить в себе информацию о новой материи, падающей в черную дыру.

Таким образом, информация обо всем, что падает, сохраняется уходящим излучением, возвращается во Вселенную и разрешает парадокс. Но это догадка, поскольку и само излучение Хокинга никто не обнаружил. Возможно, мы через много десятков лет узнаем не только то, в правильном направлении мы движемся или нет, но и собственно решение парадокса.

В ситуациях вроде этой мы вспоминаем, как мало знаем о Вселенной на самом деле.

Почему физики терпеть не могут информационный парадокс черных дыр?

Приложение
Hi-News.ru

Новости высоких технологий в приложении для iOS и Android.

26 комментариев

  1. santilla11

    Может быть информация как и энергия не исчезает, а преобразовывается?
    сейчас человечество генерирует больше информации чем когда либо, это может быть прямым доказательсвтом того, что где то коллпасирует черная дыра и из неё "информация" преобразовывается?

    • Mist

      Цитата из статьи: "Когда физики говорят «информация», они имеют в виду конкретное состояние каждой частицы во Вселенной: масса, положение, спин, температура и т. д."

      Причем здесь информация генерируемая человечеством? Вы думаете что статьи из интернета, вроде этой, преобразуются в ЧД а потом телепортируются в другое место и "всплывают" там в виде другой информации? Невероятная теория.

  2. Jr

    Вот что за название? Черная дыра! Звучит как матершина какая-то. Назвали бы темный обьект, было бы более-менее. Но всеравно не-то конечно. Все эти отверстия ну и дыры невнушают положительных эмоций. Вот какой физик может реагировать по другому на выражение - черная дыра? Предлагаю переименовать черные дыры в кодовое название - таня. Думаю повеселей будет, не так страшно нам и темболее физикам! Звучит же! В созвездии №563456 появился обьект таня, она летает, может просто висит и притягивает другие обьекты и подсасывает их к себе и они исчезают бесследно. Ну вот как такое воспринимать без положительной эмоции!?
    Вот и более-менее терпимо, физикам тоже, а то - физики терпеть не могут...

    Все дело в названии, как назовешь так и поплывет...

    • SpectreForce

      Они (физики) в отличии от вас (гуманитариев) простые люди. Черная и засасывает - назовём черной дырой, красный и огромный - назовём красным гигантом... =)

  3. dedamaroz

    Черные дыры-это флешки Бога (отправлено из приложения Hi-News.ru)

  4. Castaneda

    "...Но это догадка, поскольку и само излучение Хокинга никто не обнаружил....". Ну если уж рубить правду матку, то и сами черные дыры пока никто не обнаружил. Всё, что о них известно, это теории и красивые картинки нарисованные в пэйнте)

    • PROFX520

      Сейчас так называемая физика превратилась в одно сплошное литературное произведение "50 оттенков темного". Везде все темное, Раньше был эфир, но потом это слово запретили так как противоречит еще одному художественному произведению под названием "Теория относительности". Придумали какие-то нейтрино, которые невозможно зарегистрировать напрямую, при этом нейтрино еще меняются в другие нейтрино. Было бы интересно посмотреть на изменение протона в другие протоны. А за эту чушь нынче дают нобелевские премии.

    • SIR1US

      Если под "обнаружили" вы понимаете фотографию черной дыры, то действительно, их не "обнаружили". Вероятно, это связано с тем фактом, что сфотографировать объект не испускающий электромагнитного излучение немного невозможно. А вот гравитационные эффекты черных дыр вполне обнаружены. (отправлено из приложения Hi-News.ru)

    • Higgs Boson

      В принципе то и гравитацию никто не видел. Может это всё чушь...нет никакой гравитации...и времени...и воздуха...и тёмной материи...и тёмной энергии.... и воздуха....

  5. umelec

    А что мешает информации, проходящей через горизонт событий черной дыры, модулировать темную энергию Вселенной, при это формируя информационную матрицу. В простых физических состояниях (наш видимый и понимаемый мир) темная энергия и темная материя якобы не взаимодействует с нашей материей, но за горизонтом событий чёрной дыры должны происходить уже парадоксальные для нас вещи. Промодулированная тёмная энергия сохраняет и накапливает Информацию Вселенной. Ну а дальше есть возможность использовать её информационную матрицу для модулирования новорождённой материи Большого взрыва новых вселенных. Что то же должно задавать начальные параметры рождающихся частиц? А…?

  6. alex_great

    Как вариант черная дыра, есть телепорт. Вот только теория разложения атома еще не придумана, а также его воссоединение в прежнее естество без последствий его деформации и мутации. (отправлено из приложения Hi-News.ru)

  7. Webvopli

    Возможно энергия высвобождается при формировании сверхновой https://ru.m.wikipedia.org/wiki/Сверхновая_звезда (отправлено из приложения Hi-News.ru)

  8. arex

    Уже потерли глупость с "быстрее скорости света" эх (отправлено из приложения Hi-News.ru)

  9. mr Vanya

    Такое ощущение, что у человечества уже назрела жизненная необходимость добычи энергии из чёрных дыр, а теоретики всё никак не разработают правильную концепцию.
    И мы их бедных шпыняем в хвост и гриву - "Подайте нам сюда объяснение информационного парадокса Чурюмова-Хокинга-Водкина!" :-)

  10. Ystyr

    Почему-то, мало кого смущает, когда информация берётся из ниоткуда: случайныe процессы в квантовой, ядерной физике и даже в термодинамике. Считают нормальным событие без причины но с определённой вероятностью (которая, тоже, по видимому существует без причины). Но многих смущает, когда информация исчезает в никуда. Просто хочу обратить внимание, что это парадоксы одного порядка. Если в мире нет ничего случайного, то информация не исчезает и не появляется нигде и ни при каких обстоятельствах, если же есть место случайности, то появление и исчезновение информации - норма нашей вселенной. Лично я склоняюсь к первому варианту.

  11. Ce3apyc

    В одном месте исчезает, в другом - появляется. Связь через червоточины, дополнительное(ые) измерение(я), квантовую запутанность - какое богатство выбора, а у них парадокс;)

  12. uch0n1y

    Хокинг всю свою "научную" карьеру генерирует хорошо структурированный непроверяемый научно-фантастический бред. Сам я предпочитаю Азимова, его издатели хотя-бы чётко жанр его повествований обозначают.
    Землетрясение 7 баллов, мартышки летят кувырком. Это я потрясаю основы их псевдонауки.

  13. Webvopli

    Многие верят в открытие новых горизонтов .

  14. art-pulp

    Что за скорость убегания???? По словам автора она больше скорости света:) А физики говорят что ничто не может двигаться быстрее скорости света.
    Автор, что за скорость убегания?

Новый комментарий

Для отправки комментария вы должны авторизоваться или зарегистрироваться.