Стивен Хокинг: нет черных дыр

На этом аннотированном изображении обозначены некоторые особенности моделирования, включая горизонт событий черной дыры. (Изображение предоставлено: Центр космических полетов имени Годдарда НАСА / Дж. Шниттман, Дж. Кролик (JHU) и С. Ноубл (RIT))

При чтении новой статьи Стивен Хокинг которое появилось в сети на этой неделе, вы могли бы подумать, что всемирно известный британский физик нас обманывает. Неопубликованная работа Хокинга - под названием ' Сохранение информации и прогноз погоды для черных дыр 'и загружены в службу препринтов arXiv - заявляет, что' нет черных дыр . '

АНАЛИЗ: Хокинг: великий ученый, плохой игрок

Имейте в виду, что основополагающая теория испаряющихся черных дыр Хокинга произвела революцию в нашем понимании того, что гравитационные чудовища не бессмертны; благодаря квантовой причуде они утекают частицы (и, следовательно, массу) через «излучение Хокинга» с течением времени. Более того, астрономы находят новые захватывающие способы обнаружения черных дыр - они даже работают над сетью интерферометра, которая, возможно, скоро появится. иметь возможность напрямую отображать горизонт событий черной дыры !

Профессор Стивен Хокинг рассказывает о «Почему мы должны отправиться в космос» в серии лекций НАСА, 21 апреля 2008 года.(Изображение предоставлено НАСА / Пол Алерс)

Хокинг передумал? Являются ли черные дыры всего лишь плодом нашего коллективного воображения? Верны ли все эти чудаковатые теории об «альтернативных» теориях Космоса ?!

К счастью, нет.

Стивен Хокинг не изменил своего мнения по поводу черной дыры, но он бросил в центр внимания сложный физический парадокс, который грызет сердце теоретической физики последние 18 месяцев.

Черные дыры - это странные области, где гравитация достаточно сильна, чтобы искривлять свет, искажать пространство и искажать время. [Посмотрите, как работают черные дыры, в этой инфографике guesswhozoo.com.](Изображение предоставлено Карлом Тейтом, соавтором guesswhozoo.com)

Бойцовский клуб Black Hole

Все сводится к конфликту между двумя фундаментальными физическими идеями, которые управляют самой тканью нашей Вселенной; столкновение общей теории относительности Эйнштейна и квантовой динамики. И так уж вышло, что экстремальные условия внутри и вокруг черной дыры создают идеальный «бойцовский клуб» для двух теорий, чтобы победить ее. Но каково первое правило бойцовского клуба черной дыры? Не говорите о брандмауэре, чтобы не вступить в спор с физиком-теоретиком.

ВИДЕО: Хокинг: нам нужно покинуть Землю

На лекции Калифорнийского технологического института (Caltech) в апреле 2013 г. , Хокинг и другие выдающиеся физики-теоретики имели возможность описать поставленную задачу. Кип Торн из Калифорнийского технологического института, например, описал парадокс межсетевого экрана как «животрепещущую проблему теоретической физики».

В основе этой животрепещущей проблемы лежит то, что делает черные дыры черными - горизонт событий . В своей основной форме горизонт событий черной дыры - это точка, в которой даже свет не может вырваться из гравитационных тисков массивной сингулярности черной дыры. Если свет не может ускользнуть, очевидно, что он будет выглядеть в космосе как черная сфера. Это космическая улица с односторонним движением: все входит, ничего не выходит.

Несчастливый космонавт

Во вселенной общей теории относительности для астронавта, который имел несчастье упасть на черную дыру, он или она не заметили бы ничего неприятного, когда они пересекали горизонт событий. Это было бы довольно мирное мероприятие, без драмы. «Хотя позже вы обречены и столкнетесь с очень сильными гравитационными силами, которые разлучат вас», - отметил физик из Калифорнийского технологического института Джон Прескилл на мероприятии в Калифорнийском технологическом институте в 2013 году. [Самые странные черные дыры во Вселенной]

Однако квантовая вселенная противоречит этой идее «без драмы» горизонта событий, предсказанной общей теорией относительности.

В 2012 году группа физиков во главе с Джозефом Полчински из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре сообщила о своем открытии, что если черные дыры действительно не уничтожают информацию - точку зрения, которую неохотно отстаивает сам Хокинг, - и эта информация может ускользнуть из черной дыры через Излучение Хокинга, Должен быть бушующий ад прямо за горизонтом событий, который они называют «брандмауэром».

В этом случае, вместо того, чтобы упасть в горизонт событий «без драмы», наш незадачливый астронавт сгорает дотла, прежде чем его разорвет на части приливным сдвигом. Это полная противоположность «без драмы» и, следовательно, парадокс.

АНАЛИЗ: Смерть от сжигания брандмауэра черной дыры Это должно быть

Этот очевидный конфликт между тем, что предсказывает общая теория относительности и тем, что предсказывает квантовая динамика - двумя очень устоявшимися областями физики - именно то, что пытаются понять физики-теоретики. это похоже на еще одна ситуация, когда гравитация и квантовая динамика плохо сочетаются , решение которой может изменить наш взгляд на Вселенную.

Итак, когда Хокинг, один из ключевых участников большой дискуссии о брандмауэрах, пишет небольшую статью на эту тему (независимо от того, опубликована она или нет), мир принимает это к сведению.

Решение Хокинга парадокса устраняет горизонт событий черной дыры, тем самым устраняя парадокс; нет горизонта событий, нет межсетевого экрана. Но нам говорят, что у всех черных дыр есть горизонты событий - линия, которую нельзя пересечь или навсегда потеряться внутри черной дыры - что дает? [Выхода нет: как работают черные дыры (инфографика)]

Хокинг считает, что идею горизонта событий необходимо переработать. Вместо того, чтобы горизонт событий был определенной линией, за которую не может выйти даже свет, Хокинг использует «видимый горизонт», который меняет форму в соответствии с квантовыми флуктуациями внутри черной дыры - это почти как «серая зона» для экстремальной физики. Видимый горизонт не нарушит ни общую теорию относительности, ни квантовую динамику, если область сразу за видимым горизонтом представляет собой запутанный хаотический беспорядок с информацией.

НОВОСТИ: Жуткая связь: червоточины и квантовый мир

«Таким образом, как и при прогнозировании погоды на Земле, информация будет фактически потеряна, хотя не будет потери унитарности», - пишет Хокинг. По сути, это означает, что, хотя информация может ускользнуть из черной дыры, ее хаотический характер гарантирует, что ее нельзя интерпретировать, что в целом позволяет избежать парадокса межсетевого экрана.

Излишне говорить, что эта статья мало что сделала, чтобы убедить Полчинского. «Это почти похоже на то, что (Хокинг) заменяет брандмауэр стеной хаоса, что может быть тем же самым», он сказал New Scientist .

Многие теоретические дискуссии трудно постичь, и они являются результатом расчетов физических явлений, которые мы не можем испытывать в нашей повседневной жизни. Но не путайте эту конкретную дискуссию как исключительно высокопрофессиональный аргумент в сообществе теоретической физики. Его основы уходят корнями в растущий дискомфорт, который мы испытываем из-за несоответствия общей теории относительности и квантовой динамики (особенно той роли, которую гравитация играет в квантовом мире), проблемы, которую невозможно решить с нашим нынешним пониманием Вселенной.

В конце концов, именно для этих научных проблем мы строим ускорители частиц стоимостью в несколько миллиардов долларов.

Источник: Новости природы

Эта статья была предоставлена Новости открытия .