Новое исследование разрешает парадокс черной дыры Стивена Хокинга с помощью теории струн

Исследование, проведенное физиками Университета штата Огайо, должно положить конец спорам об известном информационном парадоксе Стивена Хокинга, предполагавшего, что любые данные, попадающие в черную дыру, никогда не могут ее покинуть. Этот вывод согласовывался с законами термодинамики, но противоречил фундаментальным законам квантовой механики.

«Из теории струн мы знаем, что вся масса черной дыры не втягивается в центр. Черная дыра пытается сжать все до точки, но затем частицы вытягиваются в эти струны, а они, в свою очередь, начинают растягиваться и расширяться, превращая дыру в пушистый клубок», — рассказал ведущий автор исследования и профессор физики Самир Матур.

Матур опубликовал исследование еще в 2004 году, предположив, что черные дыры похожи на очень большие и грязные клубки пряжи, которые становятся больше и грязнее по мере того, как в них всасываются новые объекты.

«Чем больше черная дыра, тем больше энергии уходит внутрь, и тем больше становится пушистый комок», — отметил Матур.

Исследование 2004 года показало, что теория струн — физическая теория, утверждающая, что все частицы во Вселенной состоят из крошечных вибрирующих струн — может быть решением парадокса Хокинга. При такой структуре пушистого комка отверстие излучается, как любое нормальное тело, и никакой загадки нет.

После исследования Матура 2004 года и других подобных работ «многие люди думали, что проблема решена».

«Но на самом деле многих ученых беспокоило то, что с физической точки зрения вся структура черной дыры изменилась», — уточнил физик.

Исследования последних лет пытались примирить выводы Хокинга со старым представлением о дыре, согласно которой ее можно представить как «пустое пространство со всей массой в центре». Одна теория — «парадигма туннеля» — предполагала, что все, что входит в черную дыру, может появиться в другое месте, пространстве и времени. Но эта гипотеза требует от черной дыры низкоэнергетического излучения по ее краям.

Новое исследование Матура доказало так называемую «теорему эффективных небольших поправок», показывающую, что если бы черные дыры действительно представляли собой «туннели», то излучение с их стороны выглядело бы явно не таким, каким его видят астрономы.

«В каждой из этих версий, предлагаемых в рамках представления о дыре как о «туннеле», мы нашли физические несоответствия. Гипотеза «туннеля» предполагает «полую» черную дыру, масса которой сосредоточена в центре. А доказываемые нами теоремы подразумевают невозможность такой структуры», — отметил ученый.