Падение в черную дыру может превратить вас в голограмму

Падение в черную дыру может превратить вас в голограмму
Увеличить

НАСА/Лаборатория реактивного движения-Калифорнийский технологический институт

В кино МежзвездныйГлавный герой Купер сбегает из черной дыры вовремя, чтобы увидеть свою дочь Мёрф в ее последние дни. Некоторые утверждают, что фильм настолько научный, что надо преподавать в школах. На самом деле многие учёные полагают, что все, что отправлено в черную дыру, вероятно, будет уничтожено. Но новое исследование предполагает, что это может быть не так.

Исследование показывает, что вместо того, чтобы быть сожранным, человек, упавший в черную дыру, скорее всего, на самом деле быть поглощенным голограммой— даже не заметив. В статье оспаривается конкурирующая теория, утверждающая, что любой, кто падает в черную дыру, сталкивается с «брандмауэром» и тут же уничтожается.

Черные дыры Хокинга

Сорок лет назад Стивен Хокинг шокировал научное сообщество своим открытием, что черные дыры на самом деле не черные. Классическая физика предполагает, что все, что попадает за горизонт черной дыры, никогда не сможет ее покинуть. Но Хокинг показал, что черные дыры постоянно излучают излучение, если принять во внимание квантовые эффекты. К сожалению, для типичных астрофизических черных дыр температура этого излучения гораздо ниже, чем у

Космический микроволновый фонЭто означает, что их обнаружение выходит за рамки нынешних технологий.

Расчеты Хокинга вызывают недоумение. Если черная дыра постоянно излучает радиацию, она будет постоянно терять массу и в конечном итоге испаряться. Хокинг понял, что это подразумевает парадокс: если черная дыра сможет испариться, информация о ней будет потеряна навсегда. Это означает, что даже если бы мы могли измерить излучение черной дыры, мы никогда не смогли бы выяснить, изначально ли она образовалась. Это нарушает важное правило квантовой механики, которое гласит: информация не может быть потеряна или создана.

Другой взгляд на это заключается в том, что излучение Хокинга создает проблему с детерминизмом черных дыр. Детерминизм подразумевает, что состояние Вселенной в любой момент времени однозначно определяется ее состоянием в любой другой момент времени. Именно так мы можем проследить его эволюцию как астрономически, так и математически с помощью квантовой механики.

Это означает, что утрата детерминизма должна была бы возникнуть из-за согласование квантовой механики с теорией гравитации Эйнштейна – общеизвестно сложная проблема и конечная цель для многих физиков. Физика черных дыр обеспечивает проверку любой потенциальной теории квантовой гравитации. Какой бы ни была ваша теория, она должна объяснять, что происходит с информацией, записывающей историю черной дыры.

Ученым потребовалось два десятилетия, чтобы найти выход из положения. Они предположили, что информация, хранящаяся в черной дыре, пропорциональна площади ее поверхности (в двух измерениях), а не ее объему (в трех измерениях). Это можно объяснить квантовой гравитацией, где три измерения пространства могут быть реконструированы из двумерного мира без гравитации – очень похоже на голограмму. Вскоре после этого появилась теория струн, наиболее изученная теория квантовой гравитации. оказался голографическим таким образом.

С помощью голографии мы можем описать испарение черной дыры в двумерном мире без гравитации, к которому применяются обычные правила квантовой механики. Этот процесс является детерминированным, с небольшими несовершенствами в излучении, кодирующем историю черной дыры. Итак, голография говорит нам, что информация не теряется в черных дырах, но отследить изъян в первоначальных аргументах Хокинга оказалось на удивление сложно.

Fuzzballs против брандмауэров

Но как именно выглядят черные дыры, описываемые квантовой теорией, выяснить сложнее. В 2003 году Самир Матур предположил, что черные дыры на самом деле являются пушистыми шариками, в котором нет резкого горизонта. Квантовые флуктуации вокруг области горизонта записывают информацию об истории дыры, и, таким образом, предложение Матура разрешает парадокс потери информации. Однако эта идея подверглась критике, поскольку она подразумевает, что кто-то, попавший в комок, имеет очень опыт падения в черную дыру, описанный в теории общего состояния Эйнштейна, отличается от опыта падения человека в черную дыру. относительность.

Описание черных дыр в общей теории относительности предполагает, что, миновав горизонт событий, поверхность черной дыры, вы сможете идти все глубже и глубже. Как ты делаешь, пространство и время искажаются пока они не достигнут точки, называемой «сингулярностью», в которой законы физики перестают существовать. (Хотя на самом деле вы умрете довольно рано в этом путешествии, так как разорванный мощными приливными силами).

Однако во вселенной Матура нет ничего за пределами размытого горизонта событий. В настоящее время, конкурирующая теория квантовой гравитации заключается в том, что любой, кто попадает в черную дыру, сталкивается с «брандмауэром» и немедленно уничтожается. Предложение о брандмауэре подверглось критике, поскольку (как и пушистые шары) брандмауэры ведут себя на горизонте совершенно иначе, чем черные дыры общей теории относительности.

Но Матур утверждает, что для стороннего наблюдателя падение в комок выглядит почти так же, как кто-то падает в черную дыру Эйнштейна, хотя у тех, кто туда попадает, совсем другие опыты. Другие, работающие над межсетевыми экранами и пушками, вполне могут почувствовать, что эти аргументы основаны на свойствах примера, который он использовал. В качестве аргумента Матур использовал подробное описание совершенно особого вида туманного комка. Такие специальные «пушистые шары», вероятно, сильно отличаются от «пушистых шаров», необходимых для описания реалистичных астрофизических черных дыр.

Споры о том, что на самом деле происходит, когда человек падает в черную дыру, вероятно, будут продолжаться еще некоторое время. Ключевой вопрос, который необходимо понять, заключается не в том, что область горизонта реконструируется как голограмма, а в том, как именно это происходит.

АрXiv. Номер реферата: 1506.04342 (Об arXiv).

РазговорЭта статья была первоначально опубликована на Разговор

Последнее сообщение в блоге

В которой я спроектировал деталь для своего грузовика и построил ее с нуля
August 12, 2023

Недавно я переоборудовал свой старый пикап Ford на дизель, и мне нужно было сделать кронштейн для датчика положения дроссельной заслонки, который п...

Как построить паровую пушку, изобретенную да Винчи
August 12, 2023

Леонардо да Винчи, наиболее известный современному зрителю как художник и Человек эпохи Возрождения, фактически зарабатывал на жизнь военным инжене...

Почему мы переедаем в праздники?
August 12, 2023

Биология еще одного куска пирога. Этот пост был обновлен. Первоначально он был опубликован 16 декабря 2014 года.Кристина Агапакис биолог, дизайнер...