Фізики сподіваються, що інформація може втекти з чорних дір

Інформаційний парадокс чорної діри – одна з тих фізичних проблем, які не дають вченим спати ночами. Він зачіпає одну з найважливіших проблем сучасної фізики: те, що ми не можемо узгодити загальну теорію відносності та квантову механіку. І в усьому винні чорні діри.

І квантова механіка, і загальна теорія відносності є вершинами людських знань та винахідливості. Справді, ми повинні пишатися собою і тим, наскільки добре ми розуміємо всесвіт. Проте, вони не дуже добре працюють разом, і коли справа доходить до певних екстремальних об’єктів чи подій, вони ламаються – і це велика проблема. Інформаційний парадокс чорної діри – один з таких випадків.

І в класичній, і в квантовій фізиці інформація про властивості системи дозволяє нам визначити її стан у минулому і в майбутньому. Чорні діри виявилися винятком з цього правила. У 1970-х роках британський фізик Стівен Гокінг зрозумів, що властивості чорної діри залежать лише від кількох глобальних параметрів: її маси, електричного заряду та кутового моменту. І це ще не все. Коли вони фактично не живляться, чорні діри втрачають енергію у вигляді того, що тепер називають випромінюванням Гокінга, яке, згідно з його первинними розрахунками, не залежало від початкового стану. Звідси походить вислів “чорна діра не має волосся”.

Випромінювання Гокінга не мало б минулого, і все, що потрапляє в чорну діру, раптово не мало б майбутнього. Інформація, що потрапляє в чорну діру, була б безповоротно втрачена. Це було б величезною проблемою для фізики, якби це було так – але вважається, що інформація дійсно зберігається і виходить з чорної діри. Що фізики не знають, так це як саме вона виходить.

Отже, чорні діри, безумовно, мають волосся, але ми не знаємо, чи це щетина, чи зачіска в стилі Доллі Партон! Гаразд, білява перука може бути перебільшенням, але для вирішення цього парадоксу були запропоновані такі терміни, як “роздільна здатність пухнастої кулі” та “рішення з м’яким волоссям” (від Гокінга та його колег). Але єдиного узгодженого рішення поки що не існує.

Різні ідеї перебувають у центрі уваги фізиків, оскільки вони можуть виявити можливі способи змусити квантову механіку і теорію відносності працювати разом – не тільки в чорних дірах, але й у всьому Всесвіті. Деякі дослідники стверджують, що цю проблему можна вирішити без жодної нової фізики, що, з одного боку, захоплює, а з іншого – трохи розчаровує.