Учёные установили, что чёрные дыры обладают прекрасной памятью
Новое исследование американских учёных показывает, что чёрные дыры — пожалуй, одни из самых таинственных объектов во Вселенной — так же уникальны, как люди. Теоретически, их можно различать «в лицо» и даже «расспрашивать» о далёком прошлом.
Группа учёных во главе с профессором Самиром Матуром (Samir Mathur) из университета Огайо (Ohio State University) разработала новую теорию строения чёрных дыр, разрешающую давно мучающий физиков «информационный парадокс».
Согласно классической модели чёрной дыры — абсолютно неважно, из чего она была построена: протоны и электроны в любой пропорции, газ, планеты или звёзды.
Чудовищное тяготение превращает весь этот материал в некую абсолютно однородную структуру.
Та же участь ждёт и вещество, попадающее в чёрную дыру уже после её создания.
Таким образом, по принятой сейчас версии, все чёрные дыры внутри совершенно одинаковы и отличаются лишь массой, а также диаметром так называемого горизонта событий, в пределах которого ничто не может покинуть чёрную дыру.
По вычислениям знаменитого физика Стивена Хоукинга (Stephen Hawking), выходило, что попавшая в чёрную дыру частица никак на неё не влияет. За исключением соответствующего увеличения массы, разумеется.
Самир Матур бросил вызов знаменитому Стивену Хоукингу (фото с сайта osu.edu).
Но эта теория породила противоречие с одним из законов квантовой механики — законом обратимости. Он гласит, что теоретические вычисления должны быть в состоянии проследить любой процесс, включая тот, что порождает чёрную дыру, назад к условиям, которые «запустили» его.
Если все чёрные дыры одинаковы, то никакая чёрная дыра не может быть, даже теоретически, прослежена назад к её уникальному началу, и любая информация о частицах, которые создали дыру, потеряна навсегда.
Матур усомнился в таком положении вещей и призвал на помощь широко известную теорию струн, согласно которой все фундаментальные частицы состоят из объектов, именуемых струнами.
Струны могут переплетаться, свиваться кольцами, образовывать спирали и вообще — вести себя самым загадочным образом. А мы в нашем масштабе воспринимаем эту «игру» струн, как частицы, составляющие мир.
Физик вычислил, как поведут себя струны, объединённые в очень массивный и протяжённый объект, своего рода гигантскую «элементарную частицу». На поиск решения у него ушло несколько лет.
Разумеется, струны, из которых состоят, к примеру, электроны — это не те струны, что звучат в гитаре, хотя тоже обладают неким качеством, сходным с упругостью струн обычных. Людская визуализация микроскопических струн — лишь грубое приближение к реальности.
Правомерно ли вообще ставить вопрос, о том, как эти струны выглядят? (иллюстрация с сайта cerncourier.com).
В работе Матуру помогала интернациональная бригада: Олег Лунин (Oleg Lunin), Ашиш Саксена (Ashish Saxena) и Йогеш Шривастава (Yogesh Srivastava).
Оказалось, что струны могут формировать весьма сложную упругую и эластичную структуру большой протяжённости.
Но насколько эта схема соответствует реальности? Постепенно наращивая массу вещества в своей модели Матур «получил» в конце концов чёрную дыру.
И что интересно — по диаметру она оказалась в точности соответствующей поперечнику горизонта событий для дыры той же массы, но рассчитанной по классической модели.
Новая структура чёрной дыры получила название «Пушистый клубок» (fuzzball).
В разных чёрных дырах этот клубок может иметь самые разнообразные формы — словно миллионы лиц или художественных полотен. Чёрные дыры, по версии профессора Матура, уникальны и неповторимы.
Это значит, что в чёрных дырах ничего не растворяется бесследно, но в запутанном переплетении струн остаётся информация о частицах, породивших космического монстра.
Это не картина абстракциониста, а фрагмент научной работы, посвящённой теории струн (иллюстрация с сайта viswiz.imk.fraunhofer.de).
Интересно, что информационный парадокс в 2000 году был включён под номером восемь в десятку главных проблем физики, стоящих перед ней в третьем тысячелетии.
Некоторые учёные даже делали ставки: сохраняется информация в чёрной дыре, или нет. Едва ли они думали, что отгадка будет найдена так скоро.
Впрочем, физики, проигравшие пари, всегда могут сказать, что Матур ошибся, и предложить ещё какую-нибудь теорию.
Черные дыры и кротовые норы — Александр Шацкий
