Вселенная сегодня


Новости космоса и астрономии



Всемирное координированное время (UTC): Вторник, 17.10.2017, 04:58

Вселенная Сегодня » 2014 » Январь » 26 » Черных дыр больше нет? Не совсем.

26.01.2014
Черных дыр больше нет? Не совсем.
Автор: Brian Koberlein



Художественная концепция материи, движущейся по спирали вокруг черной дыры. Предоставлено: NASA/Dana Berry/SkyWorks Digital.

В Nature News объявили о том, что черные дыры не имеют четкого горизонта событий. Это заявление сделал никто иной, как Стивен Хокинг (Stephen Hawking); так что значит, что черных дыр больше нет? Это зависит от того, правильна ли новая идея Хокинга, и от того, что вы подразумеваете под черной дырой. Заявление основано на новой статье Хокинга, в которой тот утверждает, что горизонта событий черной дыры не существует.

Горизонт событий, по существу, - это точка не возвращения, когда вы приближаетесь к черной дыре. В общей теории относительности Эйнштейна горизонт событий - это где пространство и время настолько деформированы гравитацией (притяжением, всемирным тяготением), что вы никогда не сможете убежать. Пересеките горизонт событий, и вы сможете двигаться только вперед, но не назад. Проблема с "односторонним" горизонтом событий в том, что это приводит к тому, что известно как информационный парадокс.


Профессор Стивен Хокинг во время полета в невесомости. Предоставлено: Zero G.

Информационный парадокс имеет свое происхождение в термодинамике, а именно второй закон термодинамики. В самой простой форме его можно сформулировать как "тепло течет от горячих объектов к холодным объектам". Но этот закон более полезен, когда он выражен в терминах энтропии. Этим способом он формулируется как "энтропия системы никогда не может уменьшиться". Многие люди интерпретируют энтропию как меру неупорядоченности системы, или "непригодная для использования" часть системы. Что означало бы, что все должно всегда становиться менее полезным со временем. Но энтропия - это на самом деле уровень информации, которая вам нужна для описания системы. Упорядоченную систему (так сказать, шарики равномерно, расположенные в сетке) просто описать, потому что объекты имеют простые связи друг с другом. С другой стороны, неупорядоченная система (шарики, разбросанные случайным образом) требует большей информации для описания, потому что не существует простого шаблона (модели) для них. Поэтому, когда второй закон гласит, что энтропия никогда не может уменьшаться, означает, что физическая информация системы не может уменьшаться. Другими словами, информация не может быть уничтожена.

Проблема с горизонтом событий в том, что вы могли бы бросить объект (с большой энтропией) в черную дыру, а энтропия просто бы "ушла" ("обнулилась"). Другими словами, энтропия вселенной стала бы меньше, что противоречит второму закону термодинамики. Конечно, он не принимает во внимание квантовые взаимодействия, а именно то, что известно как излучение Хокинга, которое Стивен Хокинг впервые предложил в 1974 году.

Первоначальная идея излучения Хокинга происходит из принципа неопределенности Гейзенберга квантовой физики. В квантовой физике (квантовой теории) существуют ограничения по тому, что может быть известно об объекте. Например, вы не можете знать точную энергию объекта. Из-за этой неопределенности энергия системы может колебаться спонтанно настолько, что в среднем остается постоянной. Хокинг продемонстрировал, что около горизонта событий могут появляться пары частиц, где одна частица становится захваченной внутри горизонта событий (чуть-чуть уменьшая массу черной дыры), в то время как другая может "убежать" как излучение (унося немного энергии черной дыры).


Излучение Хокинга около горизонта событий. Предоставлено: NAU.

Так как эти квантовые частицы появляются парами, они "запутанные" (квантово связанные). Это не имеет большого значения, пока вы не захотите, чтобы излучение Хокинга излучало информацию, содержащуюся внутри черной дыры. В первоначальной формулировке Хокинга, частицы появлялись случайно, поэтому излучение, испускаемое из черной дыры, было чисто случайным. Следовательно, излучение Хокинга не позволило бы вам возвратить любую захваченную информацию.

Чтобы позволить, чтобы излучение Хокинга переносило информацию из черной дыры, запутанная связь между парами частиц должна быть разрушена у горизонта событий, так что убегающая частица вместо этого может быть запутанной с материей, переносящей информацию внутри черной дыры. Это нарушение первоначальной запутанности заставило бы частицы быть похожими на сильный "файервол" (firewall, "стена огня") у поверхности горизонта событий. Это означало бы, что все падающее в черную дыру, не производило это в черной дыре. Вместо этого, материя бы испарялась при излучении Хокинга, когда она достигала бы горизонта событий. Тогда казалось бы, что либо физическая информация объекта теряется, когда он падает в черную дыру (информационный парадокс), либо объекты испаряются до входа в черную дыру (парадокс файервола).

В этой новой статье Хокинг предлагает другой подход. Он утверждает, что лучше вместо гравитации, искривляющей пространство и время в горизонте событий, квантовые флуктуации излучения Хокинга создают слой турбулентности в этой области. Поэтому вместо четкого горизонта событий, черная дыра имела бы видимый горизонт, который выглядит как горизонт событий, но позволяет просачиваться информации. Хокинг утверждает, что турбулентность была бы такой большой, что информация, покидающая черную дыру, была бы настолько перемешанной, что не подлежала бы восстановлению.

Если Стивен Хокинг прав, тогда это решило бы информационный/файервол парадокс, который "изводит" теоретическую физику. Черные дыры все еще бы существовали в астрофизике (та, что в центре нашей галактики, никуда не денется), но они потеряли бы горизонт событий. Следует подчеркнуть, что статья не была рецензирована, и немного не хватает подробностей. Это больше презентация идеи, а не подробное решение парадокса. Будут необходимы дальнейшие исследования, чтобы определить, является ли эта идея решением, которое мы ищем.


Название прочитанной вами статьи "Черных дыр больше нет? Не совсем.".

Похожие статьи:
Категория: Астрономические открытия | Просмотров: 2690 | Теги: физика, Горизонт событий, Черная Дыра | Рейтинг: 0.0/0
Читайте также:
Всего комментариев: 0
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]