Стивен Хокинг сформулировал один из самых неудобных вопросов в теоретической физике: что происходит с информацией о веществе, которое падает в чёрную дыру, если сама дыра в итоге испаряется? По квантовой механике информация не может просто исчезнуть — это противоречит фундаментальным законам физики. По общей теории относительности чёрная дыра со временем теряет массу через излучение Хокинга и в конце концов прекращает существование. Оба утверждения верны, и оба не могут быть верны одновременно. Вот вам парадокс.
Десятилетиями физики-теоретики бились над этим противоречием. Кто-то предлагал, что информация каким-то образом закодирована в излучении, которое испускает дыра. Кто-то допускал, что квантовая механика сама по себе нуждается в пересмотре. Ни одно из объяснений не получило статуса общепринятого — слишком много допущений, слишком мало математически чистых решений.
Новое теоретическое исследование предлагает радикально иной подход. Согласно ему, парадокс информации Хокинга разрешается, если принять, что вселенная устроена не так, как мы привыкли думать. Точнее — она имеет больше измерений, чем четыре привычных нам (три пространственных плюс время). Конкретно — семь.
Три дополнительных скрытых измерения, которые требует эта модель, не воспринимаются нами напрямую. Они существуют на масштабах, недоступных никаким существующим инструментам наблюдения. Но именно их присутствие, согласно расчётам, меняет поведение чёрных дыр на фундаментальном уровне.
В семимерной вселенной чёрные дыры не исчезают полностью. Математика этой модели не допускает полного испарения — процесс торможения вшит в саму геометрию пространства-времени с учётом дополнительных измерений. Если дыра не может исчезнуть до конца, то вопрос о судьбе информации внутри неё автоматически меняет форму: информация никуда не девается, потому что объект, который её удерживает, продолжает существовать.
Уравнение, которое получается: парадокс Хокинга плюс три скрытых измерения равняется семимерной вселенной, в которой чёрные дыры не исчезают и парадокс снимается сам собой. Элегантно — хотя именно эта элегантность должна насторожить.
Речь идёт о теоретической модели. Никаких наблюдательных подтверждений семимерной структуры вселенной пока не существует. Дополнительные измерения — излюбленный инструмент теоретиков со времён теории струн, и их история знает немало красивых математических построений, которые так и не нашли подтверждения в реальности. Это не делает новое исследование неверным, но напоминает о дистанции между изящным решением на бумаге и физической реальностью.
Тем не менее сам факт появления подобного решения говорит о том, что проблема не стоит на месте. Парадокс информации Хокинга — не академическая головоломка. Он касается самых базовых принципов, на которых держится современная физика: обратимости процессов, сохранения информации, совместимости квантовой теории с гравитацией. Если хоть одно из этих оснований окажется неверным или неполным, придётся переписывать физику заново.
Пространство-время вокруг чёрной дыры ведёт себя так, что любая наша интуиция о пространстве и времени там ломается. Добавить к этому ещё три измерения — значит расписаться в том, что реальность гораздо менее очевидна, чем кажется. Возможно, именно это и есть честный ответ на вопрос, который Хокинг поставил перед физиками.
Изображение носит иллюстративный характер
Десятилетиями физики-теоретики бились над этим противоречием. Кто-то предлагал, что информация каким-то образом закодирована в излучении, которое испускает дыра. Кто-то допускал, что квантовая механика сама по себе нуждается в пересмотре. Ни одно из объяснений не получило статуса общепринятого — слишком много допущений, слишком мало математически чистых решений.
Новое теоретическое исследование предлагает радикально иной подход. Согласно ему, парадокс информации Хокинга разрешается, если принять, что вселенная устроена не так, как мы привыкли думать. Точнее — она имеет больше измерений, чем четыре привычных нам (три пространственных плюс время). Конкретно — семь.
Три дополнительных скрытых измерения, которые требует эта модель, не воспринимаются нами напрямую. Они существуют на масштабах, недоступных никаким существующим инструментам наблюдения. Но именно их присутствие, согласно расчётам, меняет поведение чёрных дыр на фундаментальном уровне.
В семимерной вселенной чёрные дыры не исчезают полностью. Математика этой модели не допускает полного испарения — процесс торможения вшит в саму геометрию пространства-времени с учётом дополнительных измерений. Если дыра не может исчезнуть до конца, то вопрос о судьбе информации внутри неё автоматически меняет форму: информация никуда не девается, потому что объект, который её удерживает, продолжает существовать.
Уравнение, которое получается: парадокс Хокинга плюс три скрытых измерения равняется семимерной вселенной, в которой чёрные дыры не исчезают и парадокс снимается сам собой. Элегантно — хотя именно эта элегантность должна насторожить.
Речь идёт о теоретической модели. Никаких наблюдательных подтверждений семимерной структуры вселенной пока не существует. Дополнительные измерения — излюбленный инструмент теоретиков со времён теории струн, и их история знает немало красивых математических построений, которые так и не нашли подтверждения в реальности. Это не делает новое исследование неверным, но напоминает о дистанции между изящным решением на бумаге и физической реальностью.
Тем не менее сам факт появления подобного решения говорит о том, что проблема не стоит на месте. Парадокс информации Хокинга — не академическая головоломка. Он касается самых базовых принципов, на которых держится современная физика: обратимости процессов, сохранения информации, совместимости квантовой теории с гравитацией. Если хоть одно из этих оснований окажется неверным или неполным, придётся переписывать физику заново.
Пространство-время вокруг чёрной дыры ведёт себя так, что любая наша интуиция о пространстве и времени там ломается. Добавить к этому ещё три измерения — значит расписаться в том, что реальность гораздо менее очевидна, чем кажется. Возможно, именно это и есть честный ответ на вопрос, который Хокинг поставил перед физиками.
