Ученые: «Квантовые волосы» могут решить парадокс Хокинга о черной дыре

Информационный парадокс черной дыры Стивена Хокинга полвека сбивает с толку ученых и заставляет некоторых усомниться в фундаментальных законах физики. Теперь ученые говорят, что они, возможно, решили печально известную проблему, показав, что черные дыры обладают свойством, известным как «квантовый волос».

Если это правда, это было бы огромным прогрессом в теоретической физике.

Профессор Ксавье Кальметт из Университета Сассекса, руководивший работой, сказал, что после десятилетней работы над математикой, лежащей в основе проблемы, его команда за последний год добилась быстрого прогресса, что вселило в них уверенность в том, что они, наконец, решили проблему. .

«В научном сообществе обычно предполагалось, что разрешение этого парадокса потребует масштабного сдвига парадигмы в физике, что заставит возможно переформулировать либо квантовую механику, либо общую теорию относительности», — сказал Кальметт. «Что мы обнаружили — и я думаю особенно интересно — это то, что в этом нет необходимости».

Парадокс Хокинга резюмируется следующим образом: правила квантовой физики гласят, что информация сохраняется. черные дыры Это бросает вызов этому закону, потому что, как только объект попадает в черную дыру, он исчезает навсегда — вместе с любой закодированной в нем информацией. Хокинг определил этот парадокс и на протяжении десятилетий продолжал сбивать ученых с толку.

Было предложено множество решений, в том числе «теория брандмауэра», согласно которой информация должна была сгореть перед попаданием в черную дыру, «теория пушистых шаров», согласно которой черные дыры имели размытые границы, и различные ответвления струн. теория. Но большинство этих предложений требовало переписывания законов квантовой механики или теории гравитации Эйнштейна — двух столпов современной физики.

Напротив, теория квантовой поэзии претендует на разрешение парадокса, преодолевая разрыв между общей теорией относительности и квантовой механикой, используя новую математическую формулу.

Название является намеком на мнение, основанное на классической физике, что черные дыры можно считать удивительно простыми объектами, определяемыми только их массой и скоростью вращения. Предсказание о безликих лысых черных дырах с 1970-х годов называют «теорией безволосости».

Кальметт и его сотрудники считают, что черная дыра более сложна — или волосатая. Они предполагают, что когда материя коллапсирует в черную дыру, она оставляет слабый отпечаток в ее гравитационном поле. Этот отпечаток называется «квантовым волосом», и авторы говорят, что он обеспечит механизм сохранения информации во время коллапса черной дыры. Согласно этой теории, две черные дыры с одинаковыми массами и радиусами, но с разной внутренней конфигурацией, будут иметь очень тонкие различия в своих гравитационных полях.

«Наше решение не требует спекулятивной идеи; вместо этого наше исследование демонстрирует, что две теории можно использовать для последовательных расчетов черных дыр и объяснения того, как хранить информацию без необходимости в радикально новой физике».

Нет очевидного способа проверить теорию астрономическими наблюдениями — гравитационные флуктуации слишком малы, чтобы их можно было измерить. Но теория, скорее всего, подвергнется тщательному анализу со стороны теоретического сообщества.

«Когда у вас есть большие претензии, вы должны их подкрепить», — сказал Кальметт. Он добавил: «Людям потребуется некоторое время, чтобы полностью принять это. Ирония существует уже давно, и у вас есть очень известные люди во всем мире, работающие над этим годами».

Работа была опубликована в журнале Physical Review Letters.