Можноли хранить информацию вчёрной дыре

      Комментарии к записи Можноли хранить информацию вчёрной дыре отключены

Можноли хранить информацию вчёрной дыре

Время от времени превосходные открытия обязаны своим происхождением обычному трепу. Таким был и результат беседы американского физика Джона Уилера со своим аспирантом Джейкобом Бекенштейном в далеком 1970 году. При смешивании тёплого чая с холодным, рассуждал Уилер, получается жидкость с промежуточной температурой.

Тепловое перемещение молекул воды хаотично, и степень данной хаотичности возрастает с ростом температуры. Для измерения хаотичности применяют особую величину — энтропию. Энтропия двух слитых чашек чая будет больше суммы энтропий тёплой и холодной чашки. В следствии увеличится и неспециализированная энтропия Вселенной, как того и требует второй закон термодинамики.

Но что будет, в случае если кинуть чашку со смесью чаев в черную дыру? Практически мировая энтропия кроме того уменьшится, потому, что ее прошлый носитель всецело провалится сквозь землю для внешнего мира. А в этом случае нарушается второй закон термодинамики.

Спасти Вселенную

Бекенштейн постарался возразить и два года спустя продемонстрировал, что внешняя граница (горизонт) черной дыры ведет себя как нагретое тёмное тело. Исходя из этого дыре возможно приписать ненулевую температуру и, следовательно, определенную энтропию, не смотря на то, что и очень необычную. Энтропия простого тела пропорциональна его количеству, тогда как энтропия черной дыры пропорциональна площади ее горизонта, другими словами квадрату радиуса.

Иначе, радиус горизонта пропорционален массе дыры. В случае если дыра заглотит любой материальный объект, ее масса возрастет, почему увеличится радиус и, следовательно, энтропия. При, о котором рассуждал Уилер, добавочная энтропия дыры намного превысит прирост энтропии по окончании смешивания тёплого и остывшего чая.

Данный вывод выручает второй закон термодинамики.

    Георгий Двали, доктор наук теоретической физики Нью-Йоркского и Мюнхенского университетов

«Пространство в черной дыры вовсе не безлюдное. Оно заполнено гравитонами — квантами поля тяготения. Для дыры солнечной массы их число образовывает 1077 — это только в тысячу раз меньше общего числа атомов в замечаемой части Вселенной. Все гравитоны пребывают в состоянии с минимально вероятной энергией и исходя из этого составляют единую квантовую совокупность, подобную бозе-эйнштейновскому конденсату.

В то время, когда дыра поглощает какой-нибудь объект, в гравитонном конденсате возбуждаются колебания, зависящие от структуры поглощенного объекта. В следствии привнесенная в дыру информация легко перезаписывается на новых носителях, и никакого парадокса не появляется».

кванты и Классика

Существование черных дыр было изначально предсказано на базе эйнштейновской теории тяготения, которая не учитывает квантовых эффектов. Бекенштейн и Хокинг применяли для анализа процессов вблизи горизонта черной дыры квантовую физику, разрешив тайную Уилера. Но наряду с этим появился новый парадокс, затрагивающий самые базы квантовой механики. Пускай дыра заглатывает объект, владеющий определенной структурой (а структура несет в себе данные).

Дыра превращает данный объект в тепловое излучение, которое никакой информации не несет. Другими словами информация исчезает, что противоречит квантовым постулатам.

Информационный парадокс черных дыр в первый раз поняли еще в середине 1970-х годов. В конце 1990-х данной темой занимались такие узнаваемые ученые, как Стивен Хокинг, Кип Джон и Торн Прескилл. Но кроме того по окончании бурных дискуссий вопрос о разрушении информации в черной дыре остался открытым.

Но, быть может, в действительности никакого парадокса и нет. По крайней мере, так вычисляют доктор наук теоретической физики Нью-Йоркского и Мюнхенского университетов Георгий Двали и его мадридский сотрудник Цезарь Гомес. Совместно со собственными студентами они выстроили микроскопическую модель сохранения информации в черных дыр отечественного мира.

Может показаться, что закрытая в дыре информация утрачена для внешнего мира, и в этом смысле парадокс сохраняется. Но из теории Двали и Гомеса направляться, что это не верно.

Вибрации гравитонного конденсата изменяют спектр излучения Хокинга, и оно перестает быть чисто тепловым. В отклонениях от теплового спектра и сохраняется информация, которую внешний наблюдатель в принципе может прочесть и расшифровать. Крайне важно, что необходимое для этого время неизменно меньше полного времени судьбе дыры, какой бы количество информации она ни проглотила.

    Излучение Хокинга

В первой половине 70-ых годов XX века Стивен Хокинг, применяя квантовый подход, предсказал, что черные дыры не такие уж и тёмные: они должны испускать тепловое излучение чернотельного типа, появляющееся в окрестности горизонта из-за сотрудничеств вакуумных флуктуаций с гравитационным полем. Спектр этого излучения зависит от температуры и исходя из этого реагирует на любое попадание вещества из окружающего пространства.

Внешний наблюдатель может подметить изменение спектра и так зарегистрировать повышение температуры дыры и, следовательно, рост ее энтропии. Из-за излучения Хокинга черные дыры теряют массу («испаряются») и в итоге погибают, но время судьбы дыр астрономических масштабов на десятки порядков больше нынешнего возраста Вселенной.

Так, черные дыры смогут являться накопителями информации ужасной емкости. Вибрации гравитонного конденсата не размываются и не затухают столь продолжительно, что сохраняются фактически всегда. Сверхцивилизация может пользоваться черными дырами для полностью надежного складирования любого количества информации.

Как знать — возможно, во Вселенной имеются дыры, сохраняющие сведения о в далеком прошлом погибших их обитателях и мирах.

Статья «Память на черных дырах» размещена в издании «Популярная механика» (№135, январь 2014).

Мы живём в на поверхности ЧЕТЫРЁХМЕРНОЙ ЧЕРНОЙ ДЫРЫ! (Теория)


Интересные записи на сайте:

Подобранные по важим запросам, статьи по теме: