Информация в черной дыре может и не исчезать

Частицы, излучаемые чёрной дырой, взаимодействуют друг с другом. Этот процесс позволяет восстановить информацию о частицах, поглощённых космическим объектом
(иллюстрация ESO/M. Kornmesser).

Читайте нас в Telegram

Парадокс исчезновения информации в чёрной дыре волновал умы учёных на протяжении почти полувека. Считалось, что раз за горизонтом событий исчезает любая материя и даже свет, то и информация об утраченных частицах также уничтожается. В рамках нового исследования физики пришли к выводу, что это не совсем так.

"Мы пришли к выводу, что информация вовсе не исчезает в чёрной дыре. По крайней мере, она теряется не навсегда", — утверждает ведущий автор исследования Деян Стойкович (Dejan Stojkovic) из Нью-йоркского университета в Буффало.

Статья, опубликованная доктором Стойковичем и его коллегами в журнале Physical Review Letters, описывает, как взаимодействия между частицами, испускаемыми чёрной дырой, могут раскрыть информацию о том, что находится в пределах этого объекта. Эта информация может поведать как о том, что за объект сформировал саму чёрную дыру, так и о том, какая материя и энергия была затянута в её горизонт событий.

Открытие, совершённое Стойковичем и его командой, представляет собой новые математические расчёты, описывающие сохранение информации в чёрной дыре. Ранее исследователи представляли свои версии разрешения данного парадокса, а новое исследование подводит итоги всех основных предыдущих работ.

Напомним, что первым человеком, который высказал идею о том, что горизонт событий всё же покидают некоторые частицы, был знаменитый британский космолог Стивен Хокинг (Stephen Hawking). В его честь и назвали поток этих частиц — излучение Хокинга.

Частицы исчезают за горизонтом событий, но не все и не навсегда (иллюстрация Wikimedia Commons).

Однако эта гипотеза раскрыла новые проблемы для астрофизики. Если чёрная дыра всё же теряет частицы, которые она затягивает на себя, то рано или поздно она должна исчезнуть, а информация, хранящаяся в ней — уничтожиться. Это умозаключение противоречит законам квантовой механики, которые гласят, что информация сохраняется при любых обстоятельствах.

Чтобы разрешить этот парадокс, Стойкович и его коллеги вместо того чтобы рассматривать исключительно частицы, излучаемые чёрной дырой, приняли во внимание малозаметные взаимодействия между этими частицами. Эти взаимодействия приводят к тому, что сторонний наблюдатель, находящийся за пределами чёрной дыры, может восстановить информацию о затянутых в неё частицах материи и энергии.

Взаимодействия между частицами могут представлять собой как гравитационное притяжение, так и обмен частицами-посредниками, например, фотонами. По словам Стойковича, эти взаимодействия и их прямая связь с информацией о частицах, часто игнорировались в предыдущих расчётах, представленных астрофизиками, поскольку считалось, что на них невозможно списать существенную разницу между присутствием и утратой информации.

Однако в рамках нового исследования учёным удалось доказать, что пусть и незначительные взаимодействия между частицами усиливаются с течением времени и, в конечном итоге, приводят к тому, что влияют на окончательный результат расчётов.

Сегодня