Наука вот уже полвека бьётся над вопросом, куда девается вся информация после того, как попадает за горизонт событий...

Что такое чёрная дыра

Это настолько плотное скопление огромного объёма материи, что его гравитация не даёт даже фотонам вырываться наружу. Наука наблюдает в космосе две разновидности таких объектов. Бывают, например, чёрные дыры звёздной массы. Это ядра очень массивных звёзд, которые отжили свой основной цикл и сбросили внешнюю оболочку, то есть устроили взрыв сверхновой. А ядро сколлапсировало и превратилось в нечто такое, что пока выходит за рамки нашего понимания. И вторая разновидность — сверхмассивные чёрные дыры, а это, по сути, не что иное, как ядра галактик. В центре нашего Млечного Пути, по подсчётам астрофизиков, находится чёрная дыра массой 4 миллиона Солнц.


Идея о "волосах" чёрных дыр

С точки зрения привычной нам классической физики мы можем знать о чёрной дыре лишь три вещи: массу, электрический заряд и момент импульса (грубо говоря, скорость вращения). И всё это ничего не сообщает о том, что же внутри чёрной дыры, из чего она состоит. Будь она из обычной материи, из антивещества (скажем, позитронов, то есть электронов с положительным зарядом) или даже из тёмной материи, для наблюдателя это не имеет никакого значения, он не может это выяснить, исходя из скудных имеющихся данных.
И учёные долгое время были убеждены, что такую информацию о чёрной дыре никак нельзя извлечь: она навеки и безвозвратно исчезает за горизонтом событий, то есть за условной, так сказать, "поверхностью". Потому её и называют горизонтом событий, что события по ту сторону — тайна.


Сам термин "чёрная дыра" первым предложил науке американский физик Джон Уилер, это было в 1967 году. И он же заявил миру, что "у чёрной дыры нет "волос". Учёный имел в виду, что информация никоим образом не выходит из-за горизонта событий. Он позже подчёркивал, что метафору придумал не он, а его коллега Джейкоб Бекенштейн. Кстати, ещё одному знаменитому физику, одному из основоположников квантовой электродинамики, Ричарду Фейнману, эта фраза очень не понравилась, он счёл её неприличной и отказывался использовать. Но более меткого обозначения для недоступности информации о чёрной дыре с тех пор изобрести не удалось, так что в историю науки это обстоятельство вошло как теорема об отсутствии "волос".

Информационный парадокс Хокинга

Стивен Хокинг в 1976 году сформулировал идею, которую (по крайней мере, отчасти) почерпнул у советских физиков Якова Зельдовича и Владимира Грибова, о том, что от чёрных дыр всё же исходит некое излучение. "Излучение Хокинга" работает примерно так: возле горизонта событий ненадолго возникают пары частиц и античастиц, одна из них падает в чёрную дыру, а другая улетает прочь, что теоретически можно было бы наблюдать как излучение. Практически пока ещё не наблюдали. Но дело в том, что такой механизм излучения тоже ничего не говорит о том, что у неё внутри. Это и стало парадоксом.
Парадокс заключается в том, что квантовая механика перевернула все представления о реальности, в которой мы находимся. Оказалось, что вся эта реальность состоит из квантовых частиц, а для них, похоже, нет нерешаемых проблем. Для них нет препятствий — они сквозь них проходят. И в плену гравитации они оказаться не могли. По крайней мере, по имеющимся представлениям. То есть информация о составе чёрной дыры не девается никуда, она остаётся. Поэтому учёные считали, что для примирения этих противоборствующих знаний надо переписывать либо квантовую физику, либо общую теорию относительности Эйнштейна.

Квантовые "волосы"

Решение проблемы предложили профессор Университета Сассекса (Великобритания) Ксавье Кальмет и его коллега из Мичиганского государственного университета Стивен Хсу. Оно заключается в том, что информацию о составе чёрной дыры хранит её гравитация. Учёные полагают, что в гравитационном поле вокруг неё должны быть некие колебания и в них на квантовом уровне закодированы все её тайны. Значит, эти колебания отличаются в зависимости от того, из чего состоит чёрная дыра.

"Оказывается, чёрные дыры на самом деле хорошие дети, хранящие память о звёздах, которые их породили"профессор Кальмет

Стоит, впрочем, отметить, что в опубликованной об этом научной статье многократно фигурирует слово "гравитон". Это гипотетическая частица. Природа гравитации — одна из величайших научных тайн. Есть версия, что её распространяют некие частицы. Если бы они были, то по-разному бы вели себя при взаимодействии с разными частицами и наконец объединили бы законы привычного мира со вседозволенностью квантовой физики.Автор: А.Романенкова
Источник: "Life"