От горизонта до горизонта
Черная дыра. Фото: NASA

Черная дыра. Фото: NASA

Стивен Хокинг предложил пересмотреть концепцию черных дыр

Горизонта событий не существует, да и черных дыр в привычном смысле — тоже. К такому выводу пришел в своей последней работе известный британский физик Стивен Хокинг. Препринт его новой статьи доступен с 22 января на портале arxiv.org, но пока еще не прошел рецензирование.

Черные дыры представляют собой области в пространстве-времени с гравитационным притяжением, настолько сильным, что его невозможно преодолеть, двигаясь даже с максимально возможной в нашей Вселенной скоростью — скоростью света. Для простоты говорят, что черную дыру не может покинуть никакая информация, поскольку самым быстрым ее носителем как раз и является фотон — квант света.

Экспериментально существование черных дыр не подтверждено, но мало кем отрицается: их присутствие во Вселенной предсказано некоторыми решениями уравнений Эйнштейна и соответствует как наиболее общепризнанной теории гравитации (общей теории относительности), так и многим альтернативным.

Границу черной дыры называют горизонтом событий. Условный космонавт, свободно падающий в черную дыру, не заметит никаких изменений, пока будет ее пересекать. Но как только он окажется на другой стороне, произойдут две вещи: во-первых, проделать обратный путь станет физически невозможно, а во-вторых, гравитационная сила начнет сжимать и вытягивать его в сторону центра черной дыры, где, предположительно, находится сингулярность — точка с бесконечной плотностью.

Однако, как и многие другие продукты общей теории относительности, концепция черной дыры плохо совместима с квантовой теорией поля. В 1974 году Стивен Хокинг предположил, что черные дыры все-таки не только поглощают, но и излучают частицы, в силу квантовых эффектов вблизи горизонта событий. Это явление получило название «радиация Хокинга» или «испарение черной дыры».

Однократное излучение радиации Хокинга представляет собой пару квантово-запутанных частиц, одна из которых покидает черную дыру, а другая ею поглощается. Однако, согласно исследованиям Леонарда Сасскинда, первая частица также должна быть квантово сцеплена со всеми предыдущими единицами радиации Хокинга, испущенными черной дырой. Это противоречит принципу моногамности, согласно которому полная квантовая запутанность может существовать только между двумя системами одновременно.

Стивен Хокинг. Фото: Sarah Lee / AP

Стивен Хокинг. Фото: Sarah Lee / AP

Если допустить, что квантовой сцепленности между покинувшей черную дыру частицей и предыдущей радиацией Хокинга нет, это приведет к другому парадоксу — исчезновению информации в черной дыре. Вместо этого в 2012 году физик Джо Польчински и его коллеги предложили концепцию «огненной стены» (Firewall): запутанность двух частиц, участвующих в однократном излучении радиации Хокинга, разрушается. Это высвобождает огромное количество энергии в области горизонта событий, которая «испепеляет» любой объект, падающий в черную дыру.

Проблема с «огненной стеной» в том, что разрушение объекта, движущегося через горизонт событий, противоречит общей теории относительности. По Эйнштейну, он должен подчиняться тем же законам физики, что и в любом другом месте Вселенной, и не подвергаться никаким необычным — необъяснимым в рамках ОТО — воздействиям.

Согласно новой теории Хокинга, горизонта событий в принципе нет — в том смысле, что не существует границы, которую свет не может перейти вообще. Вместо этого ученый предлагает рассматривать «кажущийся горизонт», в котором свет задерживается на неопределенно долгое время, но который он все же может покинуть при определенных условиях.

Для общей теории относительности (в которой черная дыра не изменяется) эти два горизонта идентичны. Если черная дыра поглощает больше материи и расширяется, горизонт событий расширяется вместе с ней, и кажущийся горизонт оказывается меньше его. Если дыра испаряется за счет радиации Хокинга, горизонт событий, наоборот, становится меньше кажущегося.

Теоретически, кажущийся горизонт может исчезнуть вообще. Это может случиться, например, если черная дыра уменьшится до настолько маленьких размеров, что гравитационные и квантовые эффекты будут накладываться друг на друга. Тогда все ее содержимое высвободится, причем информация о его физических свойствах сохранится, хотя и будет перемешана: модель Хокинга допускает, что в центре черной дыры нет и сингулярности — вместо этого материя, падающая в дыру, задерживается за кажущимся горизонтом и постепенно движется к ее центру, но никак не может его достичь.

«Отсутствие горизонтов событий означает, что нет и черных дыр — в смысле режимов, из которых свет не может сбежать в бесконечность», — заключил Стивен Хокинг. Комментируя это исследование журналу Nature, ученый напомнил, что полноценное объяснение процессов, происходящих со светом и информацией в черной дыре, требует «примирения» гравитации с другими фундаментальными силами природы, а это физикам не удается уже около ста лет.

Женева-0 Далее в рубрике Женева-0Мирные переговоры по Сирии оказались под угрозой срыва во второй раз за неделю Читайте в рубрике «Наука и технологии» Казань выбрала лучшие стартапыИнвесторы на Kazan Startup Weekend в ИТ-парке начали сотрудничество с несколькими стартапами Казань выбрала лучшие стартапы

Комментарии

25 января 2014, 13:40
Возможно, в черных дырах конвертируется сознание умерших жителей галактики?..
27 января 2014, 12:03
Черные дыры - это то абсолютное "ничто", вокруг которого и за счет которого держится и крутится ВСЁ! Черные дыры парадоксальны по своей сути, а потому мы и не в силах НИКОГДА познать их истиной сущности!
25 января 2014, 17:15
Мне кажется, что в глубине души Хокингс тайком мечтает чтобы его поскорее бы засосало в одну из черных дыр...( К сожалению, все эти рассуждения и теории - это лишь догадка, которую ни подтвердить, ни опровергнуть на 100% невозможно. Причем я уверен, что это невозможно для человечества не только в обозримом или далеком будущем, а в принципе!!!
26 января 2014, 00:17
Читал, что сущность космического устройства возможно понять лишь при воздействии препаратов типа ЛСД
26 января 2014, 10:59
Уважаемый ученый, инвалид, который никогда не сдавался , молодец!!
26 января 2014, 12:37
Нет, ну это безусловно, спору нет, в конце концов что ему еще остается в его положении, если бы он даже захотел бы покончить с собой - то самостоятельно не смог бы этого сделать. Но он избрал путь жизни, какой бы тяжкой она для него не была! Ибо Жизнь - это самое удивительное и прекрасное что есть во Вселенной!
Желаю ему ни когда не унывать и поражать нас своими очередными открытиями. Жаль, конечно, что при современном развитии космических технологий мы не может получить достаточную дозу "пруффа", но все же, как говорят буддисты, истина о всей секретах вселенной таится внутри самого человека!
27 января 2014, 12:34
Освоение космоса нужно начинать с осознания самого себя. Человек обладает гораздо большими возможностями, чем он себе представляет. Просто обусловленный мир связывает его разум, не дает освободиться.
26 января 2014, 01:12
В чем реальная отдача от подобных исследований? Сейчас надо все силы планеты сообща бросить на освоение Луны и покорение Марса!
26 января 2014, 12:38
А зачем? Что лично вам это даст? )
27 января 2014, 13:18
Пусть хотя бы космический мусор вокруг Земли уберут. А то мечтаем о далеких планетах, а сами всю окружающую среду загадили
27 января 2014, 16:17
Всему свое время Молодой.Мы уже прорвались гораздо дальше космического мусора,пусть о его уборке думают другие,а Хокинг пусть думает о черных дырах.
28 января 2014, 21:11
Ну наконец то Стивен пришёл к отрицанию чёрных дыр и очень близко подошёл к основам теории репликации и репликационной физике. Как я понял из статьи. Но как то сумбурно и запутано. Мне только остаёться на старости лет надиктовать учебник по репликационной физике. Писать сил больше нет.
30 января 2014, 16:47
Очень интересная статья,спасибо Артему Асташенкову. Внесу только одну поправку. Нет такого понятия радиация Хокинга,называется это излучением Хокинга.
Авторизуйтесь чтобы оставлять комментарии.
Интересное в интернете
Анализ событий России и мира
Подпишитесь на «Русскую планету» в социальных сетях и читайте статьи экспертов
Каждую пятницу мы будем присылать вам сборник самых важных
и интересных материалов за неделю. Это того стоит.
Закрыть окно Вы успешно подписались на еженедельную рассылку лучших статей. Спасибо!
Станьте нашим читателем,
сделайте жизнь интереснее!
Помимо актуальной повестки дня, мы также публикуем:
аналитику, обзоры, интервью, исторические исследования.
личный кабинет
Спасибо, я уже читаю «Русскую Планету»