Кредит за изображение: НАСА
Стивън Хокинг и Кип Торн могат да дължат на Джон Прескил набор от енциклопедии.
През 1997 г. тримата космолози направиха известен залог дали информацията, която влиза в черна дупка, престава да съществува - тоест дали вътрешността на черна дупка изобщо е променена от характеристиките на частиците, които влизат в нея.
Изследванията на Хокинг предположиха, че частиците нямат никакъв ефект. Но неговата теория наруши законите на квантовата механика и създаде противоречие, известно като парадокс на информацията.
Сега физиците от Университета в Охайо предлагат решение, използвайки теория на струните, теория, според която всички частици във Вселената са направени от малки вибриращи струни.
Самир Матур и неговите колеги са получили обширен набор от уравнения, които силно предполагат, че информацията продължава да съществува - свързана в гигантска плетеница от струни, която запълва черна дупка от сърцевината й до повърхността.
Констатацията подсказва, че черните дупки не са гладки, безхарактерни образувания, както учените отдавна мислят.
Вместо това, те са строги "fuzzballs."
Матур, професор по физика в щата Охайо, подозира, че Хокинг и Торн няма да бъдат особено изненадани от резултата от изследването, което се появява в броя от 1 март на списанието "Ядрена физика Б."
В своя залог Хокинг, професор по математика в Университета в Кеймбридж, и Торн, професор по теоретична физика в Калтех, се обзалагат, че информацията, която влиза в черна дупка, е унищожена, докато Прескил - също професор по теоретична физика в Калтех - взе обратен изглед. Коловете представлявали набор от енциклопедии.
? Мисля, че повечето хора се отказаха от идеята, че информацията е унищожена, след като през 1995 г. идеята за теория на струните нарасна до известност ,? - каза Матур. "Просто? Никой не е успял да докаже, че информацията е оцеляла преди."
В класическия модел за това как се образуват черни дупки, свръхмасивен обект, като гигантска звезда, се срутва, образувайки много малка точка на безкрайната гравитация, наречена сингулярност. Специален регион в пространството заобикаля сингулярността и всеки обект, който пресича границата на региона, известен като хоризонт на събитията, се издърпва в черната дупка и никога няма да се върне.
На теория дори светлина не може да избяга от черна дупка.
Диаметърът на хоризонта на събитията зависи от масата на обекта, който го е формирал. Например, ако слънцето се сгромоляса в сингулярност, хоризонтът му ще измерва приблизително 3 километра (1,9 мили). Ако Земята последва костюма, хоризонтът на събитията щеше да измери само 1 сантиметър (0,4 инча).
Що се отнася до това, което се намира в региона между една особеност и нейния хоризонт на събитията, физиците винаги са нарисували празно, буквално. Без значение какъв вид материал формира сингулярността, зоната вътре в хоризонта на събитията е трябвало да бъде лишена от каквато и да е структура или измерими характеристики.
И в това се крие проблемът.
Проблемът с класическата теория е, че бихте могли да използвате всяка комбинация от частици, за да направите черната дупка - протони, електрони, звезди, планети, каквото и да е - и няма да има никаква разлика. Трябва да има милиарди начини да се направи черна дупка, но при класическия модел крайното състояние на системата винаги е същото ,? - каза Матур.
Този вид еднородност нарушава квантово-механичния закон за обратимост, обясни той. Физиците трябва да могат да проследят крайния продукт на всеки процес, включително процеса, който прави черна дупка, обратно към условията, които са го създали.
Ако всички черни дупки са еднакви, тогава нито една черна дупка не може да бъде проследена до нейното уникално начало и всяка информация за създадените от нея частици се губи завинаги в момента, в който дупката се образува.
"Никой всъщност не вярва в това, но никой никога не може да намери нещо лошо в класическия аргумент ,? - каза Матур. Сега можем да предложим какво се обърка.
През 2000 г. теоретиците на струните нарекоха информационния парадокс номер осем в списъка си с десетте най-важни физически проблеми, които трябва да бъдат решени през следващото хилядолетие. Този списък включваше въпроси като: какъв е продължителността на протона ?? и? как квантовата гравитация може да помогне да се обясни произхода на Вселената ??
Матур започва да работи върху информационния парадокс, когато е асистент в Масачузетския технологичен институт и той атакува проблема постоянно, след като се присъединява към щатския факултет в Охайо през 2000 г.
С докторантурния изследовател Олег Лунин Матур изчисли структурата на обектите, които се намират между прости състояния на струни и големи класически черни дупки. Вместо да са мънички предмети, те се оказаха големи. Наскоро той и двама докторанти - Ашиш Саксена и Йогеш Сривастава - откриха, че една и съща картина на „фузбол“? продължи да важи за обекти, по-наподобяващи класическа черна дупка. Тези нови резултати се появяват в ядрената физика Б.
Според теорията на струните всички основни частици на Вселената - протони, неутрони и електрони, са направени от различни комбинации от струни. Но колкото и мънички да са струните, Матур вярва, че могат да образуват големи черни дупки чрез явление, наречено дробно напрежение.
Струните са разтегливи, каза той, но всяка от тях носи определено напрежение, както и китарната струна. С фракционното напрежение напрежението намалява с нарастването на струната.
Точно както дългата китарна струна е по-лесна за скубане, отколкото късата китара, толкова по-лесно се опъва дълга нишка от квантови механични струни, свързани заедно, отколкото една струна, каза Матур.
Така че, когато много много струни се съединят, както биха направили, за да образуват многото частици, необходими за много масивен обект като черна дупка, комбинираната топка от струни е много еластична и се разширява до широк диаметър.
Когато физиците от щата Охайо извлекли формулата си за диаметъра на размита черна дупка, направена от струни, те открили, че тя съответства на диаметъра на хоризонта на събитията в черната дупка, предложен от класическия модел.
Тъй като предположенията на Матур предполагат, че струните продължават да съществуват вътре в черната дупка, а естеството на струните зависи от частиците, съставляващи оригиналния изходен материал, то всяка черна дупка е толкова уникална, колкото са звездите, планетите или галактиката които го формираха. Струните от всеки следващ материал, който попадне в черната дупка, също ще останат проследими.
Това означава, че черна дупка може да бъде проследена до първоначалните й условия и информацията оцелява.
Това изследване беше подкрепено отчасти от американското министерство на енергетиката.
Оригинален източник: Новини на държавния университет в Охайо
