Стивен Хокинг нашел ответ на один из фундаментальных вопросов о черных дырах

Известный астрофизик и популяризатор науки Стивен Хокинг предложил новое объяснение исчезновению информации в черных дырах, которое не противоречит тезисам квантовой механики. Исчезновение информации в черных дырах — один из фундаментальных вопросов квантовой механики.

В Королевском техническом университете в Стокгольме, Швеция, прошла конференция по излучению Хокинга. Это излучение — испускание частиц (чаще всего фотонов, элементарных частиц без массы) черной дырой. Природа излучения Хокинга объясняется законами квантовой механики, так как без учета квантовых эффектов частицы не могут преодолевать пределы гравитационного поля черной дыры. Это связано с тем, что сила притяжения таких дыр равна скорости света, поэтому ничто не может преодолеть горизонт событий. Излучение Хокинга — важная теория в астрофизики. Она была использована при строительстве Большого адронного коллайдера, так как с учетом излучения Хокинга черные дыры, которые могли возникнуть в ходе экспериментов, должны были моментально испаряться.

На этой конференции сам Стивен Хокинг представил свою новую работу, также связанную с черными дырами. Он объяснил исчезновение информации в них. Ранее предполагалось, что информация, попадающая за горизонт событий (границу, за которой гравитационное влияние черной дыры настолько велико, что вернуться обратно уже не представляется возможным), исчезает.

Однако это противоречило постулатам квантовой механики, в частности унитарности преобразований. В квантовой механике любое преобразование пространства должно происходить с сохранением скалярного произведения векторов, но в черной дыре, как считалось ранее, это не происходит.

Объяснить эту проблему пытались предположением гипотетического пятимерного пространства с отрицательной кривизной, которое фундаментально отличается от общепринятой модели четырехмерного пространства-времени. Однако Стивен Хокинг предположил разрешение проблемы, которое соответствует большинству общепринятых моделей физики.

По предположению Хокинга, информация о пространстве и материи хранится на том самом горизонте событий в виде супертрансляций. Сам физик сравнил их с голограммами, двумерными пластинами, которые можно преобразовать в трехмерную картинку.

Супертрансляции, по заявлению Хокинга, тоже можно преобразовывать. Но не в трехмерную картинку, а четырехмерный снимок пространства-времени. Эта информация возвращается обратно за горизонт событий, благодаря излучению Хокинга. Несмотря на то, что обратно эта информация уносится в хаотичном и беспорядочном виде, не пригодном для практических целей, постулаты квантовой механики об унитарности преобразований соблюдаются.


Хокинг представляет свою идею об исчезновении информации в черных дырах

Таким образом Стивен Хокинг предложил решение одной из главных проблем, связанных с черными дырами, загадочными и малоизведанными объектами нашей Вселенной. Этот вопрос оставался неразрешенным на протяжении последних 40 лет.

Стивен Хокинг — известный астрофизик, открывший излучение черных дыр (названное его именем) и исследовавший применение термодинамики к черным дырам. Также он известен в роли популяризатора науки и автора книг «Краткая история времени», «Черные дыры и молодые вселенные» и других.

Хокинг с 60-х годов страдает от редкой болезни, бокового амиотрофического склероза — того самого ALS, в поддержку которого была организована акция Ice Bucket Challenge. Из-за своей болезни Хокинг потерял всю подвижность за исключением указательного пальца правой руки.

Эдди Редмэйн в роли Стивена Хокинга
Эдди Редмэйн в роли Стивена Хокинга

Для разговора он использует синтезатор речи: этот голос уже стал культовым в поп-культуре и использовался, например, в сериале «Теория большого взрыва» и недавнем трейлере «Образцового самца 2». Биография Хокинга легла в основу фильма «Вселенная Стивена Хокинга», который в этом году получил премию «Оскар» за лучшую мужскую роль.