Як кротові нори допомагають вирішити інформаційний феномен чорних дірок?

Існує питання, відповіді на які ми ніколине впізнаємо. Взяти, наприклад, темні дірки - ці загадкові космічні об'єкти зустрічаються по всьому Всесвіту. Їхня гравітація настільки сильна, що всі розташовані поблизу об'єкти будуть неминуче ними поглинені. І якщо ми в змозі виявити чорні дірки і припустити, що відбувається всередині, то дізнатися, що саме знаходиться за горизонтом подій, неможливо. Жоден живий організм ніколи не зможе опинитися усередині цих космічних монстрів. Наука, однак, дозволяє робити певні припущення. Так, загальна теорія відносності Ейнштейна (ОТО) свідчить, що це об'єкти поглинені чорної діркою залишаються у ній назавжди. Навіть кванти самого світла не здатні вирватися назовні. Але в 1970-х роках ХХ століття фізик-теоретик Стівен Хокінг дійшов висновку, що чорні дірки мають випромінювати випромінювання, створюючи тим самим парадокс.

Багато фізиків вважають, що «кротові нори» реальні і можуть бути по всьому всесвіту. включаючи нашу галактику.

Інформаційний феномен - Втрата інформації в результаті формування, випромінювання та розпаду чорних дірок.

Чи випаровуються чорні дірки?

Звучить трохи дивно, але чорні дірки насправдісправі випромінюють слабке випромінювання. Саме воно зрештою забирає енергію геть від чорної діри. Понад те, це слабке світіння повністю виснажує чорну дірку, знаменуючи цим її зникнення. Все, що від неї залишається – це світло.

У 1970-х роках розрахунки вчених припускали, щосвітло майже не містить інформації. Чорні дірки, здавалося, знищували не лише поглинені об'єкти, а й будь-які дані про те, чим ці об'єкти були. І все ж таки існує невелика проблема – згідно з квантовою механікою, це просто неможливо.

Чорні дірки випаровуються, але як саме – велике питання

Нагадаємо, що основний принцип квантової механікиполягає у вивченні поведінки частинок на субатомному рівні. Якщо ви знаєте поточний стан будь-якої системи, то знаєте все, що потрібно знати про її минуле та майбутнє.

Якимось чином чорні дірки, здавалося,знищували інформацію, яка, згідно з квантовою теорією, не може бути знищена. Ця проблема - справжнісінький інформаційний парадокс, який збивав фізиків з пантелику протягом десятиліть.

Ще більше цікавих статей про останні наукові відкриття в галузі астрофізики та космології читайте на нашому каналі в Яндекс.Дзен. Там регулярно виходять статті, яких немає на сайті!

Але за останні кілька років фізики-теоретикивизначили ключові моменти, випущені з уваги на початкові розрахунки Хокінга. Розрахунки, завершені у 2019 році, нарешті дали вченим уявлення про те, як ця інформація може зберегтися. До того ж, вивчення того, як саме працюють квантові обчислення, може подарувати нові знання про те, що є теорією квантової гравітації.

Чи пов'язані чорні дірки та червоточини?

Нещодавно дослідники виявили дещоцікаве: кротові нори або червоточини можуть поєднувати різні віддалені регіони Всесвіту. Це може пролити світло на те, що відбувається з інформацією про матерію, поглинається чорними дірками.

Кротова нора (або червоточина) - гіпотетична структура, яка дозволяє пройти крізь простір-час і опинитися в іншій галактиці. Цікаво, що червоточини існують завдяки гравітаційному впливу чорних дірок.

Кротові нори можуть бути порталом в інші галактики.

Зрештою чорна діра повністю випаруєтьсяяк і будь-яка інформація про її поглинений вміст. Але це суперечить фундаментальному висловленню квантової фізики: інформація не може зникнути з Всесвіту.

І це знову означає, що загальна теоріявідносності та квантова механіка в їхньому нинішньому вигляді несумісні один з одним. Ми маємо знайти єдину структуру для квантової гравітації – пишуть автори нового дослідження.

Багато фізиків також підозрюють, що інформаціявислизає із чорних дірок дещо незвичайно – якимось чином вона залишається закодованою у випромінюванні. Щоб дізнатися чи це так, дослідники обчислюють ентропію випромінювання, яка вимірює, скільки інформації втрачається за межами чорної діри. Нагадаємо, що ентропія — це міра безладу, хаосу.

Більше по темі: Чи зможуть люди колись подорожувати крізь червоточини?

У 1993 році фізик Дон Пейдж підрахував, що якщо інформація не буде втрачена, ентропія спочатку зросте, але потім впаде до нуля – це буде відбуватись у міру зникнення чорної діри.

Виходить, коли фізики просто поєднують квантовумеханіку зі стандартним описом чорних дірок у загальній теорії відносності, вони, ймовірно, помиляються – ентропія постійно зростає у міру того, як чорна діра стискається – тобто втрачає інформацію.

Уявити кротову нору можна, склавши листок паперу навпіл, та був проткнути його. Це отвір і буде подібністю до кротової нори.

Нещодавно дослідники змогли вивчити як чорнідірки імітують червоточини, забезпечуючи шлях евакуації інформації. Необхідно розуміти, що це не червоточина в реальному світі, а спосіб математичного обчислення ентропії випромінювання. Таким чином червоточина з'єднує внутрішню частину чорної дірки та випромінювання зовні, наче міст.

Не пропустіть: Наш Всесвіт – це голограма? І до чого тут чорні дірки?

Що відбувається із інформацією?

Після проведення детального аналізу авторинаукової роботи об'єднали стандартний опис та зображення червоточини. Отриманий результат збігся з ранніми пророкуваннями, так що фізики, ймовірно, мають рацію, припускаючи, що інформація зберігається навіть після загибелі чорної діри.

«Ми виявили нову геометріюпростору-часу зі структурою, подібною до червоточини, яка була втрачена з уваги при стандартних обчисленнях», – пояснюють фізики. "Ентропія, обчислена з використанням нової геометрії, дає зовсім інший результат".

Вивчення чорних дірок може дати відповіді на найбільші питання щодо походження нашого Всесвіту

Більше по темі: Чорні дірки можуть виявитися порталами для подорожей крізь простір та час.

Незважаючи на збільшену кількість питань ібажання розібратися в тому, як виник і як влаштований Всесвіт, гравітацію доведеться розглядати як квантове явище. Все тому, що без теорії квантової гравітації зрозуміти що відбувається з інформацією неможливо, а значить чекатимемо подальших відкриттів.