Можно ли парадокс Хокинга решить с помощью пушистых клубков?

Можно ли парадокс Хокинга решить с помощью пушистых клубков?

По общему признанию, у нас очень мало конкретной информации о черных дырах. Гипотез и догадок более чем достаточно, но учёные лишь разводят руками, когда их просят описать, что будет, если один из представителей нашего вида живых существ окажется на этом космическом объекте. Однако некоторые теоретические идеи недавнего времени открывают перед ними новые перспективы. Давайте попробуем понять, как чёрные дыры могут быть связаны с теорией струн. Хоть это и весьма непросто, решить с помощью пушистых клубков парадокс Хокинга.

Черный дыры и теория струн
Черный дыры и теория струн

Чёрные дыры и теория струн

Для начала освежим в памяти самое необходимое. Чёрные дыры – это такие космические объекты, которые, по всей видимости, обладают бесконечной плотностью и поглощают всё, что только можно. В том числе и видимый свет. За горизонтом событий, то есть пределом, за которым ничто не может избежать их притяжения, они настолько плотны, что, по всей видимости, деформируют саму ткань пространства-времени. Теоретически внутри чёрных дыр есть точка, которая называется гравитационной сингулярностью – плотность здесь бесконечна, а пространства и времени, какими мы их представляем, больше не существует. Трудно всё это представить? Не расстраивайтесь. Воображение при попытке мысленной визуализации отказывает здесь не только вам.

Также с определённого момента истории в научной среде рассматривается теория струн, которая пытается объединить противоречивые представления о квантовом мире и гравитации. Согласно её положениям, те частицы, которые мы рассматриваем в рамках обычной физики, являются одним и тем же типом струн, которые всего лишь вибрируют с разным резонансом, что придаёт каждой “частицеподобной сущности” те или иные уникальные характеристики.

Черные дыры и их сингулярности – это, в том числе, и гравитационная головоломка, поэтому вполне уместно и естественно применить теорию струн, чтобы попытаться понять, как они устроены. Точка, в которой время и пространство перестают существовать, очевидно, не может наблюдаться физически. В ней, помимо всего прочего, перестаёт работать привычная нам математика. Кроме того, именно в ней мы начинаем видеть парадоксы, связанные с черными дырами, а теории, призванные разрешить эти парадоксы, становятся, мягко говоря, в высшей степени странными.

А Вы смотрели:  Какова вероятность того, что Землю поглотят чёрные дыры?

Парадокс Хокинга

Учёные традиционно пытаются описать все явления этого порядка с помощью математики. В первую очередь, это касается законов сохранения – наблюдаемая Вселенная приучила нас к тому, что ничто не может возникать из ничего или исчезать бесследно. В том числе и информация. В данном конкретном случае имеется в виду квантовая информация – характеристики частицы, которые делают ее такой, какая она есть. Её уникальный “отпечаток пальца”, если так легче для понимания. И черные дыры никак не вписываются в эту концепцию, потому что они, как кажется, не подвластны как минимум одному из законов сохранения – той самой информации.

Теория струн
Теория струн

В результате возникает парадокс, впервые сформулированный Стивеном Хокингом. Чёрные дыры должны поглощать все, что приближается к ним слишком близко, однако, согласно расчётам учёного, они также излучают энергию. Это тепловое излучение, которое сегодня принято называть “излучением Хокинга”. Оно, помимо всего, подразумевает, что чёрные дыры могут в конечном счете исчезнуть, излучив всю ту энергию и материю, что в них когда-то вошли… Но ничто из этого не будет содержать первоначальную информацию. А это означает, что вся она просто исчезла и растворилась в небытие, нарушая тот самый закон сохранения.

И это приводит нас ко многим интересным теоретическим построениям. Чёрные дыры были открыты в 1916 году, и физики сразу же пытались представить, что будет с попавшим в одну из них человеком. Учёные всегда находили, над чем поломать свои умные головы. Несколько лет назад в рамках этих размышлений была выдвинута новая идея, приведшая к идентификации ещё одного парадокса. Согласно ей, астронавт, забравшийся за горизонт событий черной дыры, ничего не заметит. И не будет чувствовать до тех пор, пока не достигнет сингулярности. И лишь в этот момент он будет “спагеттифицирован” невероятно мощной гравитацией. Что, конечно же, не очень приятно.

А Вы смотрели:  Черная дыра и квазар

Пушистый клубок

Но куда этот бедняга денется? Чтобы попытаться объяснить парадокс с исчезновением информации, физики выдвинули необычную, но совершенно потрясающую теорию о том, что происходит с астронавтом. Ключевое слово здесь – “брандмауэр”. По их мнению, астронавт, проходя сквозь горизонт событий, сжигается, и именно так сохраняется его информация. Благодаря, внимание, “пушистому клубку” (англ. – “fuzzball”). Заменив обычные частицы в черной дыре на струны, мы получаем теоретическую модель этого космического объекта, которая так и называется – “пушистый клубок”. В высшей степени научный термин, не правда ли?

Пушистый клубок
Пушистый клубок

У этой модели чёрной дыры отсутствует как горизонт событий, так и сингулярность. Это просто спутанный клубок струн, который больше похож на планету, чем на всё то, что мы привыкли воображать себе о чёрных дырах. Эти струны, вибрирующие во множестве измерений, сбиты в горячую, вибрирующую, чрезвычайно плотную массу, которая сожжёт вас, если вы прикоснётесь к ней. Это и есть точка соприкосновения теории струнных черных дыр и относительно нового парадокса “брандмауэра”. Некоторые теоретики считают, что “брандмауэр” – это и есть тот самый горячий “пушистый клубок”. Хочется надеяться, что вы смогли всё это представить, не спутав свои извилины в клубок где-то посередине.

Модель пушистого клубка
Модель пушистого клубка

Ну и лишний раз напомним, что всё это пока лишь весьма занятные, но всё-таки догадки. Ничем не подкреплённая умозрительная теория. Физики и астрономы продолжают изучать черные дыры и те видимые проявления, что с ними так или иначе связаны. Теория струн продолжает оставаться всего лишь теорией. Её приложение к чёрным дырам крайне гипотетично и не имеет под собой ничего такого, что можно бы было проверить на практике. Учёные, говорящие о ней, не могут описать ни одного механизма, с помощью которых чёрная дыра записывает информацию попадающего в неё астронавта, а затем перерабатывает её… Но, тем не менее, это не мешает теории струн оставаться интересным и громким инструментом в том оркестре, который называется теоретической астрофизикой.

А Вы смотрели:  Чёрная дыра движется к Земле
Теория струн и черные дыры

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector