Зникнення інформації в чорній дірі

Увага: Через позицію правовласника щодо вмісту дане відео українською було видалене з Ютуб каналу "Цікава наука". Ви зможете знайти його на Толоці.

Вчені працюють на межі незвіданого, де кожне нове знання формує шлях у порожнечу невизначеності.
І немає нічого більш невизначеного і потенційно більш змістовного ніж парадокс.
Упродовж історії парадокси не лише загрожували усьому, що ми на той час знали, а і так само часто вони змінювали наше уявлення про навколишній світ.
Сьогодні один з найголовніших парадоксів у всесвіті, що загрожує підірвати основи теорії відносності й квантової механіки — це зникнення інформації в чорній дірі.
Щоби зрозуміти цей парадокс, нам насамперед необхідно визначитися з поняттям інформація.
Зазвичай, під інформацією ми розуміємо щось видиме неозброєним оком.
Наприклад, інформація або відомості про те, що яблуко червоне, кругле і блискуче.
Але фізиків більше цікавить квантова інформація.
Вона стосується квантових властивостей всіх частинок, з яких складається яблуко.
Зокрема, їхніх координат, швидкостей і спину.
Будь-який об’єкт у всесвіті складається з частинок, кожна з яких має унікальні квантові властивості.
Ця ідея є основою дуже важливого фізичного закону: загальна кількість квантової інформації у всесвіті повинна зберігатися.
Навіть, якщо ви зруйнуєте об’єкт до невпізнання, його квантова інформація ніколи не зникне.
І, теоретично, володіючи цією квантовою інформацією, ми можемо відтворити цей об’єкт з його частин.
Збереження інформації — це не просто довільне правило, це математична необхідність.
І на цьому принципі побудована частина сучасної науки.
Але поблизу чорної діри ці наукові підвалини стають досить хиткими.
Якщо яблуко потрапляє в чорну діру, то буде здаватися, що воно покинуло всесвіт і вся його квантова інформація остаточно і безповоротно втрачена.
Однак, це ще не є порушенням законів фізики.
Так, ця інформація більше недоступна, але вона все ще може існувати в загадковій порожнечі чорної діри.
Крім того, в деяких теоріях є припущення, що інформація взагалі навіть не досягає чорної діри.
Для зовнішнього спостерігача все так, ніби квантова інформація яблука записується на поверхню чорної діри.
Ця поверхня називається горизонтом подій.
У міру збільшення маси чорної діри поверхня горизонту також збільшується.
Тож, можливо, що при поглинанні об’єкта чорною дірою вона так сильно збільшується для того, щоб зберігати квантову інформацію об’єкта.
Але, де б не зберігалася інформація — всередині чорної діри чи на її поверхні — закони фізики залишаються без змін, доки ви не почнете враховувати випромінювання Гокінга.
У 1974 році Стівен Гокінг висунув гіпотезу, що завдяки цьому квантовому явищу чорні діри поступово випаровуються.
Упродовж надзвичайно довгих проміжків часу чорні діри втрачають масу через потік елементарних частин від їхніх горизонтів подій.
Вкрай важливо!
Складається враження, що вилітаючі частинки ніяк не пов’язані з інформацією, яка закодована в чорній дірі.
З чого випливає, що чорна діра і вся квантова інформація, що в ній міститься, можуть бути повністю видалені.
Але, чи дійсно квантова інформація зникає?
Якщо ж ні, то куди вона дівається?
І хоча процес випаровування триває неймовірно довго, питання, які він підіймає для фізики, набагато більш термінові.
Знищення інформації змусить нас переглянути деякі найбільш фундаментальні наукові парадигми.
Але, на щастя, в науці кожен парадокс є можливістю або шансом для нових відкриттів.
Вчені вивчають широкий спектр можливих рішень парадоксу зникнення інформації в чорній дірі.
Одні науковці припускають, що інформація насправді закодована у самому випромінюванні Гокінга способом, який нам поки не вдається зрозуміти.
Інші ж вважають, що інформаційний парадокс — це лише неправильне розуміння того, як взаємодіють загальна теорія відносності й квантова теорія поля.
Ці дві теорії описують явища відповідно на найбільших і найменших масштабах всесвіту, через що їх дуже важко поєднати.
Деякі вчені стверджують, що рішення цього і багатьох інших парадоксів природним чином випливатиме з єдиної теорії усього.
Однак, напевно, найдивовижнішою теорією, що виникли в ході вивчення цього парадокса, є голографічний принцип.
Розвиваючи ідею про те, що двомірна поверхня горизонту подій може зберігати квантову інформацію, це принцип передбачає, що сама межа спостережуваного всесвіту також є двовимірною поверхнею, що містить закодовану інформацію про реальні тривимірні об’єкти.
Якщо це справді так, то цілком можливо, що реальність, якою ми її знаємо, є лише голографічною проєкцією цієї інформації.
Будь-яка з цих теорій, якщо буде доведена, спричинить появу нових запитань, на які потрібно буде шукати відповіді, при збереженні незмінними існуючих моделей всесвіту.
Однак, може виявитися, що всі ці моделі неправильні.
Хай там що, цей парадокс вже допоміг нам зробити ще один крок у невідомість.