Почему информационный парадокс Хокинга не дает покоя физикам: что не так с черными дырами

Парадокс Хокинга или информационный парадокс черных дыр является одной из проблем физики, которую пытаются решить ученые. Данный парадокс затрагивает суть одной из важнейших проблем современной физики, то есть того факта, что нельзя объединить теорию относительности Эйнштейна и квантовую механику. И во всем этом виноваты черные дыры, пишет IFLScience.

У Фокус. Технологии появился свой Telegram-канал. Подписывайтесь, чтобы не пропускать самые свежие и захватывающие новости из мира науки!

И квантовая механика, и теория относительности представляют собой вершиной достижений в плане изучения окружающей реальности. Благодаря им физики смогли достаточно хорошо понять устройство Вселенной. Но квантовая механика и теория относительности Эйнштейна не могут работать вместе, если речь идет некоторых самых экстремальных объектах или явлениях в нашей Вселенной. И это очень большая проблема. Информационный парадокс Хокинга является одним из таких случаев.

И в классической, и в квантовой физике информация о свойствах системы позволяет ученым определить ее состояние в прошлом и будущем. Но как оказалось, черные дыры не соответствуют этому правилу.

Еще в 70-х годах прошлого века известный британский физик Стивен Хокинг выяснил, что что свойства черной дыры зависят всего от нескольких значений: ее массы, электрического заряда и момента импульса. Но это еще не все.

Когда черные дыры перерастают быть активными, то есть прекращают поглощение материи, то они теряют свою энергию в форме особого типа излучения, которое получило название излучение Хокинга. Согласно расчетам британского физика, излучение не зависит от первоначального состояния черной дыры. То есть у излучения Хокинга нет прошлого и все, что попало в черную дыру, лишается будущего. Таким образом информация, попавшая в черную дыру должна быть потеряна навсегда. Но если это так, то это большая проблема, ведь это противоречит правилам квантовой механики. Поэтому и возник парадокс Хокинга. Согласно правилам квантовой механики, вся информация во Вселенной сохраняется навсегда. Но черные дыры поглощают материю, а значит вся информация в ней должна навсегда исчезнуть.

Но сейчас ученые считают, что информация все же сохраняется внутри черной дыры и выходит из нее, когда происходит испарение черной дыры. Но как именно это происходит, физики пока точно не понимают.

Некоторые физики считают, что у черных дыр существуют так называемые "квантовые волосы". То есть черная дыра поглощает материю, и она оставляет еле видимый квантовый след в гравитационном поле черной дыры. Именно эти "квантовые волосы" могут сохранять информацию, когда черная дыра испаряется, выпуская излучение Хокинга. Есть и другие гипотезы, которые касаются "волос" черной дыры, но пока общего решения парадокса Хокинга нет.

Возможно, решение этого парадокса открыло бы возможность заставить квантовую механику и теорию относительности работать вместе. При этом так, чтобы они работали не только в черных дырах, но и во всей Вселенной. Некоторые ученые считают, что эту проблему можно решить даже без обнаружения совершенно новой физики.

Как уже писал Фокус, обнаружены несоответствия с теорией Эйнштейна, ведь гравитация ведет себя странным образом. Новая модель гравитации ученых поможет объяснить, почему наблюдается такой, как они называют, "космический сбой".

Также Фокус писал о том, что физикам удалось измерить энергию между двумя энергетическими состояниями ядра атомов. Таким образом ученые считают, что квантовую физику и ядерную физику можно объединить.