Най-известният жив физик предложи нов начин за решаване на една от най-смущаващите загадки в съвременната физика: Може ли черна дупка да изтрие информация от Вселената? Според Стивън Хокинг и неговите сътрудници, отговорът може да е не - ако дадете на черни дупки буйни коси.
Свързано съдържание
- Избягайте от бездната на Черната дупка!
- Дали астронавтите ще преживеят междузвездно пътуване през червейна дупка?
„Дали това е окончателният отговор или не, за нас е напълно неясно“, казва съавторът Малкълм Пери, теоретичен физик от университета в Кеймбридж. "Ние казваме, че това е стъпка по пътя."
Най-основното описание на черна дупка гласи, че това, което се случва, никога не излиза. Въз основа на общата теория на относителността на Айнщайн, която описва как гравитацията влияе на Космоса, една черна дупка е толкова масивна, че всичко, пресичащо нейния ръб, или хоризонт на събитията, се изтегля и губи завинаги, дори светлина.
Тогава през 70-те години Хокинг откри, че самите черни дупки могат да изчезнат. Благодарение на прогнозите на квантовата механика, физиците смятат, че пространството не е вакуум, а е изпълнено с така наречените виртуални частици, които намигват и излизат от съществуването. Тези частици се появяват по двойки, които са обречени да унищожат веднага щом влязат в контакт помежду си. Но ако двойка се появи от двете страни на хоризонта на събитията на черната дупка, единият се поглъща, а другият излъчва в космоса.
Изтичащата радиация открадва енергия от черната дупка, докато се отдалечава, така че черната дупка с времето губи маса. В крайна сметка се изпарява от съществуването. Според изчисленията на Хокинг, дълготрайното излъчване - единствената следа от изчезнала черна дупка - не съдържа полезна информация за това как се е образувала и какво яде черната дупка.
Това е проблем за физиците, които се надяват да обединят относителността с квантовата механика, за която повечето експерти казват, че забранява загубата на информация. Настържете енциклопедия, изгорете я или я загубете до изумително силната гравитация на черна дупка и останките й винаги трябва да съдържат улики, които на теория позволяват пренавиването на лентата и оригиналното й съдържание да се знае.
В търсене на тази обратимост Хокинг преразгледа първоначалните си изчисления. По времето, когато той предлагаше излъчване на черната дупка, математическите теореми бяха нарисували черните дупки като сравнително нехарактерни същества, гледани отвън. Всичко, което можеше да се измери, беше общата маса и заряд на черната дупка, както и колко бързо се въртеше.
Новото произведение, публикувано онлайн тази седмица на сайта за предварително отпечатване arxiv.org, предоставя на космическото чудовище допълнителни отличителни характеристики, известни като „косми“, в този случай минутни промени във вакуума точно извън хоризонта на събитията.
"Ние показваме, че ако хвърлите нещо в черна дупка по правилния начин, можете да имплантирате косата", казва теоретичният физик Андрю Стромингер от Харвардския университет. Той и неговите колеги илюстрират това с заредени частици.
Подобно на енергията, електрическият заряд не може да бъде създаден, нито унищожен. Тъй като зарядът трябва да се запази във Вселената, Хокинг и неговите съавтори предполагат, че заредените частици, пресичащи хоризонта на събитията, могат да оставят следи от себе си в пространството под формата на странни частици светлина, наречени меки фотони, които нямат енергия. Тези причудливи фотони променят вакуума на пространството и позволяват да запази информация за оригиналните частици.
Хокинг и неговите колеги предлагат промененият вакуум да съхранява информация за триизмерни обекти върху повърхността на черната дупка по същия начин, по който холограма действа като 3D изображение на плоско изображение.
„Дали математиката на общата относителност позволява това е доста фино“, казва Лий Смолин, теоретичен физик от Института за теоретична физика на периметъра. Смолин вместо това предпочита квантовите обяснения на черните дупки на базата на техните центрове вместо на техните ръбове, добавяйки, че той ще търси други експерти да проверят математиката на новата хартия.
Все още никой не е съобщил за грешка в изчисленията, но опасенията започнаха да се появяват, че теорията е в най-добрия случай непълна. Сабине Хосенфелдер от Северния институт за теоретична физика поставя въпроса колко информация би могла да кодира предложената мека коса. Тя също така посочва, че хартията не обяснява как космите, които биха изчезнали с черната дупка, след като се изпарят, биха пренесли информацията си в остатъчната радиация.
„Изобщо не съм убедена, че новата идея, предложена от Хокинг, Пери и Стромингер, решава проблема със загубата на информация“, пише тя в блога Backreaction. „Но изглежда интересен път, който си заслужава да бъде проучен. И съм сигурен, че ще видим по-нататъшно проучване. “
