Ствен хокинг предложил новое описание черных дыр
Физики Стивен Хокинг, Малкольм Эндрю и Перри Строминжер внесли предложение увеличить классическое описание черных дыр. Сделать это предлагается при помощи введения новых законов сохранения, разрешающих обрисовать гравитационные объекты при помощи значительно большего числа параметров, чем это проводится сейчас.
С изучением ученых возможно ознакомиться в библиотеке электронных препринтов arXiv.org.
Иллюстрация к испарению черной дыры
© APS/Alan Stonebraker
Работа ученых продиктована жаждой узнать ответ на вопрос: теряется ли в черной дыре информация — к примеру, сведения о поляризации падающей в нее частицы? Сегодняшняя точка зрения авторов предполагает утвердительный ответ, не смотря на то, что несколько десятилетий назад Хокинг придерживался противоположной точки зрения.
Но имеется оговорка: информация, поглощенная черной дырой, хоть и не теряется, но воспроизвести ее в сколь-нибудь приемлемом для человека виде, вероятнее, не окажется.
Вопрос об информационном парадоксе черной дыры имеет историю в пара десятилетий. Тогда обоснование того, что в черной дыре не теряется информация, авторы строили на двух событиях: во-первых, вакуум в квантовой гравитации не есть неповторимым состоянием; во-вторых, черные дыры имеют так именуемые мягкие волосы.
Планковская протяженность равна приблизительно 1,62х10-35 метрам, что в 2х1020 раз меньше «диаметра» протона. Численное значение планковских единиц (длины, массы, времени и других) получается из четырех фундаментальных физических постоянных и очерчивает границу применимости современной физики.
Под квантовой гравитацией понимается теория, обрисовывающая мир на планковском масштабе. В этом случае не окажется ограничиться рассмотрением природы явления с позиций лишь квантовой механики либо неспециализированной теории относительности — необходимы оба подхода.
Авторы считают, что вакуум вблизи черных дыр в этом случае вечно вырожден, другими словами по сути имеется не одно неповторимое состояние с минимальной энергией, а нескончаемый комплект вакуумов, энергия которых фактически не отличается друг от друга.
Такое отличие достигается за счет падения на дыру фотонов с очень низкой энергий — как раз они, по Хокингу, Перри и Строминжеру, приводят к тому, что у гравитационного объекта появляются новые параметры. Ученые пошли еще дальше и попытались обобщить закон сохранения заряда для черной дыры.
В хорошей электродинамике таковой закон возможно взят интегрированием радиальной составляющей электрического поля около сферы, окружающей заряженную область. В случае если заряд не покидает ее, его значение не должно зависеть от времени.
В случае если произвести интегрирование по сфере нескончаемого радиуса, закон кроме этого будет выполняться. Как заметил Строминжер, это ведет к появлению нескончаемого числа новых сохраняющихся размеров.
Как раз их подробному описанию и посвящена вторая совместная статья авторов. В новой работе ученые внесли предложение применять при описании гравитационных объектов супертранcляции — преобразования, каковые обрисовывают аналогичные световые лучи, существующие на горизонте событий черной дыры (эти термины не следует путать с понятиями из суперматематики).
Они, как показывают расчеты, приводят к трансформации суперротационного заряда черной дыры.
Малкольм Перри, Эндрю Строминжер и Стивен Хокинг (слева направо)
© Anna N. на данный момент / scientificamerican.com
«Они (суперротации) являются еще один вид симметрии на бесконечности, где вы не просто перемещаете световые лучи вверх и вниз, а разрешаете им двигаться относительно друг друга», — сообщил еще в начале 2016 года Строминжер. Увидим, что в рамках стандартного формализма Арновитта-Дезера-Мизнера, популярного при попытках квантового рассмотрения пространства-времени вблизи черных дыр, употребляются только масса, импульс, специальные заряды и момент импульса — в частности, электрический.
Согласно точки зрения авторов, суперротационные заряды должны дополнить описание черных дыр и, например, как раз в них может прятаться информация, которую уносит в гравитационный объект падающий в него фотон.
Что же думают о работе Хокинга, Перри и Строминжера их коллеги? Физик Гэри Хоровиц из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре в рецензии к первой работе отмечал, что изучение ученых по сути не решает информационную проблему черных дыр.
Согласно его точке зрения, для этого имеется пара обстоятельств. Во-первых, совершённый учеными анализ должен быть воспроизведен не только для фотонов — частиц, не имеющих веса и участвующих в электромагнитном сотрудничестве, но и для гравитации, с которой в это же время фотоны напрямую не взаимодействуют.
Во-вторых, согласно точки зрения Хоровица, мягкие волосы, по всей видимости, не воспроизводят все данные, которую поглощает черная дыра при падении в нее частицы.
Значительно дальше идет второй физик, чех Любош Мотль, ранее трудившийся над теорией струн в Гарвардском университете. Согласно его точке зрения, изучения Хокинга, Перри и Строминжера принципиально неверны, потому, что основываются на представлениях квантовой теории поля, существовавших пара десятилетий назад.
Авторы применяют формализм локальной квантовой теории поля, что, согласно точки зрения Мотля, неприменим к черным дырам. Мотль считает, что решающее влияние на изучение оказывает авторитет Хокинга, с которым на данный момент никто не видит смысла вступать в спор.
Источник: Андрей Борисов lenta.ru
Одни ли мы во вселенной? Теория Стивена Хокинга.
