Физика с Хокингом. Ключевые идеи в популярном изложении - Рюдигер Ваас Страница 17

считать незначительной и заметать под ковер, даже если этим ковром является горизонт событий. «Эта потеря информации еще не была проблемой для классической физики. Классическая черная дыра существует вечно, и можно предположить, что информация внутри нее сохраняется, хоть и не является доступной».

Информация будет доступна только отряду самоубийц, прыгнувшему в черную дыру, но никто за ее пределами никогда не сможет узнать о ней. Однако ситуация кардинально изменилась с открытием того, что черные дыры постепенно испаряются из-за квантовых эффектов. Если излучение Хокинга является тепловым, как говорят физики, то есть имеет чисто статистическую, по сути случайную природу, то оно имеет тревожные последствия, как обнаружил Хокинг в 1975 году. Потому что тогда уже никогда не будет возможности увидеть то, что когда-то поглотила черная дыра: пыль, звезды или налоговые декларации.

«Мы верим, что можем читать прошлое как открытую книгу. Но если бы информация терялась в черных дырах, то это было бы не так. Могло бы произойти что угодно, и мы не смогли бы это восстановить».

Это касалось бы и прогнозов на будущее. Но и это еще не все.

«Информация не может передаваться совершенно безвозмездно, и каждый из нас это понимает, когда получает счет за телефон. Для передачи информации нужна энергия, а на последних стадиях существования черной дыры ее остается очень мало. Так как же ей выбраться?»

Никак! По крайней мере, к такому шокирующему выводу пришел Хокинг. Потому что, если черная дыра полностью испарится, вся информация, которую она когда-то поглотила, растворится в ничто. Это может быть неактуально в повседневной жизни, в конце концов, каждый человек время от времени что-то портит, теряет или забывает. Но это не нарушает никаких законов сохранения. Это основа физики. Если предположить, что все физические параметры, исчезающие в черных дырах, действительно остаются утеряны навсегда, то учебники физики были бы бесполезны. Закон сохранения энергии и другие фундаментальные принципы оказались бы нарушены. И квантовая теория, столь успешная экспериментально, должна была бы рухнуть как карточный домик.

Хокинг проиграл спор

Если вывод Хокинга верен, основы физики будут потрясены. Однако большинство исследователей не хотят с этим мириться. Они подозревают, что по крайней мере один из аргументов ошибочен. Они также надеются, что будущая теория квантовой гравитации, которая объединит общую теорию относительности с квантовой теорией, выявит эту ошибку. Но эта «мировая формула» пока еще остается делом будущего.

Хокинг, который сам был в ужасе от вызванных им призраков, долгое время оставался настойчивым. Он даже поспорил с физиком Джоном Прескиллом, что в черных дырах теряется информация. Ставкой была энциклопедия, «из которой информация может быть извлечена по желанию», как с тонким юмором было заявлено в соглашении, заключенном в 1997 году.

Но это не помешало Хокингу самому искать пути выхода из получившегося парадокса. Например, еще в 1988 году он предположил, что информация, исчезнувшая в черной дыре, попадет в другую Вселенную. Центр черной дыры не должен представлять собой сингулярность в большей степени, чем Большой взрыв. Возможно, он может расшириться в параллельную Вселенную. Хокинг также предположил, что другие Вселенные взаимодействуют с нашей. Они могли бы даже сделать понятными загадочные значения естественных констант (особенно зловещую космологическую постоянную в общей теории относительности Эйнштейна, низкому значению которой не существует правдоподобного объяснения).

Но если другие Вселенные имеют доступ к нашей Вселенной, становится трудно отслеживать собственный баланс. Поэтому такого рода рассуждения не получили широкого развития. Можно было бы даже заподозрить, что их позорно загнали под ковер или отправили в специальную Вселенную для непослушных детей и неприятных мыслей…

Если в центре черной дыры образуется новая Вселенная, это может объяснить Большой взрыв и судьбу коллапсировавшей материи. Однако младенческой Вселенной пришлось бы отделиться и вырасти.

После защиты диссертации Хокинга в 1975 году физики активно обсуждали этот информационный парадокс. На сегодняшний день в связи с этой головоломкой опубликовано около 1000 научных статей. Предлагается много решений, но единого мнения нет до сих пор.

Большинство экспертов не верит в уничтожение информации. Некоторые полагают, что поглощенная материя должна появиться вновь – хотя и в сильно измельченном виде – когда горизонт событий откроется, словно театральный занавес. Также высказывалось предположение, что в центре черной дыры находится кристалл с высокой степенью конденсации информации, который хранит все, словно память, но правдоподобной модели такого носителя данных не существует. Другие же исследователи полагают, что информация покидает гравитационную бездну с помощью излучения Хокинга. Тогда получается, что оно не может быть только термическим, т. е. хаотичным, как предполагал Хокинг. Вместо этого информация, которая была когда-то поглощена, должна храниться в нем, как если бы содержимое этой книги, когда ее сожгут, все еще присутствовало в выделившейся теплоте и пепле. Также высказывались предположения о «квантовой передаче» и копировании информации на горизонте.

Идея Хокинга о том, что информация (физические свойства) о материи и энергии необратимо уничтожается при попадании в черную дыру, вызвала бурные споры среди физиков. Ситуация остается крайне сложной, даже сам Хокинг несколько раз менял свое мнение. Недавно он предположил, что информация покидает черные дыры, когда они испаряются, или даже сохраняется в их окружении. Однако эта идея потребовала бы пересмотра физической теории, согласно которой у черных дыр нет «волос».

В 2004 году на конференции по теории относительности в Дублине Хокинг неожиданно отказался от своей первоначальной точки зрения и попытался доказать, что черные дыры не могут уничтожить информацию навсегда, но она не способна попасть в параллельную вселенную.

«Мне жаль разочаровывать поклонников научной фантастики. Но если информация сохраняется, то путешествовать в другие вселенные с помощью черных дыр будет все равно невозможно. Если вы прыгнете в черную дыру, масса и энергия вернутся в нашу вселенную, но уже в искаженном виде. Они будут лишь содержать информацию о том, кем вы были раньше, узнать вас будет невозможно».

Новый аргумент был незрелым, сложным и даже непонятным для многих коллег. Но после лекции Хокинг вынес на сцену толстую книгу, энциклопедию по бейсболу, и вручил ее Джону Прескиллу под гром аплодисментов. На самом деле Хокинг проиграл пари 1997 года.

Таким образом информационный парадокс так и не был разрешен. Даже для Хокинга. Вопреки