В чем смысл теории черных дыр Стивена Хокинга, если объяснять человеку, далекому от физики?

739
2
0
3 сентября
00:54
сентябрь
2015

Попробую объяснить чуть подробнее. С точки зрения Общей теории относительности, гравитация — искривление самого пространства-времени (да-да, всё дело в геометрии). Представим столь массивный объект, у которого вторая космическая скорость (преодоление притяжения) выше скорости света. А скорость света в вакууме — предельная скорость взаимодействия во вселеной.

Таким образом, чёрная дыра (в представлении ОТО) — объект с бесконечно искривлённым пространством-временем, который даже свет не может покинуть. Причём есть граница, пройдя которую возврата нет — горизонт событий. То, что за ним, называется сингулярностью (там, где нельзя непрерывно проложить геодезическую линию). Классическая чёрная дыра может только поглощать — увеличивать массу.

Дальнейшие теоретические исследования привели учёных к вопросам об излучении чёрных дыр. Стивен Хокинг показал, что чёрная дыра может излучать. Это излучение (пока не открыто) называется излучением Хокинга. Чтобы рассказать, как оно образуется, нужно сперва рассказать, что такое вакуум.

Физический вакуум пуст, да не совсем. По теории, в нём постоянно рождаются и исчезают пары частиц (частица+античастица). Есть даже некоторые эффекты, подтверждающие, что оно так и есть. Так вот, в районе горизонта событий чёрной дыры рождаются пары этих частиц, но не исчезают. Из пары одна оказывается дальше от горизонта и может свободно перемещаться, другая остаётся за горизонтом. Это называется поляризацией вакуума.

Так излучает чёрная дыра по Хокингу. Поскольку есть излучение, она теряет массу, то есть испаряется. Тут немножко сложнее, это как сказать, что вы взяли из ничего половинку и там на половинку стало меньше. Когда-нибудь наступит момент, когда дыра испарится полностью.

На этом история не заканчивается, так как встала другая проблема. Потеря информации в чёрной дыре. Под информацией понимается состояние попадающего туда вещества. Дело в том, что чёрная дыра может обладать всего несколькими параметрами (вращение, заряд и масса), так что получается, что две дыры, имеющие одинаковые параметры будут идентичны. Независимо от того, какие туда попадали объекты. Получается, что состояние объекта не переходит в другое (как во всей остальной вселеной), а просто скажем «обнуляется».

Например, вы взяли 2 одинаковых листка бумаги, написали на них разные надписи и сожгли их — пепел одного будет отличаться от пепла другого, но попав в чёрную дыру, по идее получается, что они идентичны.

Попыток решить этот парадокс было предпринято немало. В ходе решения появился странный эффект — должна быть стена огня (файервол) излучения Хокинга в районе горизонта событий, что опять же не вписывалось в концепцию чёрной дыры.

Совсем недавно Стивен Хокинг предположил, что как такового чёткого горизонта событий нет, он как бы размыт (из-за искажений пространства-времени квантовыми эффектами). Вместо него он предложил «видимый горизонт событий», на котором задерживается материя, но не навсегда. То есть, как я понимаю, объект, задерживающийся на видимом горизонте является связанным с излучением Хокинга, а значит сохраняется информация (правда искажённая, как пепел того листка бумаги, развеянный по ветру). Но это только предположение.

Да, это весьма мозголомно и порой кажется, что это фикция чистой воды. Но когда подобные теории подтверждаются, начинаешь понимать, что вселеная вовсе не обязана быть такой, как хотим мы.

Возможно, я где-то был неточен.

7
0
сентябрь
2015

Классическая черная дыра - горизонт событий, через который не проходит даже свет. Там все и застревает (грубо говоря).

По теории Хокинга, черная дыра не имеет этого горизонта, она ишь временно задерживает материю и энергию, после чего снова выпускает их, хоть и в искаженном виде. То есть получается, что черной дыры в привычном понимании попросту не существует.

Это меняет наши знания о вселенной, расширяет кругозор, но никак не повлияет на нашу жизнь.

До сих пор идут споры, обсуждения, выступления на научных конференциях и опровержения. Это не конечный результат, все мы стали зрителями научной эволюции и ее становления, не все открытия завершились на Эйнштейне и Тесле.

2
0
Если вы знаете ответ на этот вопрос и можете аргументированно его обосновать, не стесняйтесь высказаться
Ответить самому
Выбрать эксперта