На конференции, состоявшейся в Королевском Техническом Университете (Швеция), Стивен Хокинг рассказал о новой идее, которая, по его мнению, решает проблему парадокса потери информации в черных дырах. На днях ученый опубликовал аннотацию к своей следующей статье в соавторстве с Малькомом Пэрри и Эндрю Строминджером. В ней он опишет свою идею подробнее. Однако проблема потери информации существует уже достаточно давно и для того, чтобы понять, о чем же идет речь в докладе физика, необходимо пройти путь от самого начала. В этом нам помог доктор физико-математических наук, ведущий научный сотрудник Института Теоретической и Экспериментальной Физики, Эмиль Ахмедов.
«N+1»:
Э.А.: Сразу хочу подчеркнуть, что я принадлежу к той части научного сообщества, которая считает, что никакого парадокса с потерей информации нет. На мой взгляд, этот парадокс формулируется со столь низкой степенью строгости и при таком числе грубых предположений, что с такой же степенью строгости я могу его и опровергнуть. Другое дело, что многие детали разных процессов, которые происходят в присутствии черных дыр остаются неясными. И для той части научного сообщества, которая считает, что парадокс есть, его решение является так сказать путеводной звездой в познании природы черных дыр. Так часто бывает в науке, что имеются разные точки зрения на пока еще плохо понятый предмет.
Чтобы объяснить, почему большинство ученых считают, что есть какой-то парадокс, нужно дать несколько комментариев. В школе проходят, что электромагнитные волны бывают разной частоты. Если начать с самых низких частот, то это будут радиоволны, потом, если увеличить частоту, это будет инфракрасное излучение, потом, если еще увеличивать, мы получим волны из видимого (светового) спектра. Далее за пределами видимого спектра будут ультрафиолетовое излучение, дальше идут рентгеновские волны, а еще дальше гамма-излучение.
Если мы поставим источник излучения на некотором расстоянии от какого-либо массивного объекта и будем следить за испускаемым им светом на большом расстоянии от центра гравитации, то мы увидим так называемое инфракрасное смещение. То есть наблюдаемая частота излучения вдалеке от гравитирующего тела будет несколько ниже излученной в его окрестности. Причина этого очень простая. Дело все в том, что энергия фотонов (электромагнитных волн) прямо пропорциональна их частоте. Фотон инфракрасного света имеет энергию меньше, чем фотон ультрафиолетового излучения. Электромагнитная волна, по мере того как преодолевает гравитационное притяжение, совершает работу, соответственно теряет энергию, а ее частота понижается.
Для такого тела как Земля этот эффект достаточно слабый, по сравнению с какой-нибудь звездой. Если последняя при этом обладает небольшими размерами и большой массой, например, если это будет нейтронная звезда, то величина инфракрасного смещения может быть достаточно большой. В свою очередь для черной дыры это явление достигает экстремума в следующем смысле.
Специфика черной дыры заключается в том, что у нее есть так называемый горизонт событий — такая поверхность, с которой любое излучение претерпевает бесконечное инфракрасное смещение. То есть, если источник излучения находится прямо на горизонте, то создаваемое им поле вы видите не меняющимся во времени — излучения нет. Горизонт - это как раз та поверхность, из пределов которой свет не может вылететь наружу.
Фотография: Chris Friel