Чёрная дыра это самый ёмкий носитель информации во Вселенной

Второе начало термодинамики выглядит скучно: полная энтропия замкнутой системы не уменьшается. Энтропия здесь работает как счётчик микросостояний, то есть сколько микроскопических конфигураций дают одну и ту же наблюдаемую картину.

Снаружи чёрная дыра описывается всего тремя числами: масса, заряд, момент импульса. Кажется, что и энтропия у неё близка к нулю.

Проверим мысленным экспериментом. Роняем за горизонт событий коробку с горячим газом, у которого энтропия огромная. Газ исчез из наблюдаемой части мира вместе со своей энтропией. Без собственной энтропии чёрной дыры суммарная энтропия Вселенной уменьшилась бы, а это запрещено.

В 1972 году Якоб Бекенштейн предложил считать, что энтропия у чёрной дыры есть и при поглощении она растёт ровно настолько, чтобы закон устоял. Идею встретили скептически: энтропия тянет за собой температуру, температура означает излучение, а излучающая чёрная дыра звучала как оксюморон.

Через два года Стивен Хокинг показал, что она излучает. Квантовые эффекты у горизонта заставляют её светиться как нагретое тело с вполне конкретной температурой. Излучение назвали хокинговским.

Формула Бекенштейна и Хокинга: S = A / 4lp^2, где A это площадь горизонта событий, а lp это планковская длина, около 1,6 x 10^-25 метра.

Ключевой момент: энтропия считается по площади горизонта, хотя интуиция требует объёма. У газа в комнате число состояний растёт вместе с объёмом. У чёрной дыры счёт идёт по поверхности, примерно по одному биту на планковский квадратик горизонта.

Отсюда предел плотности информации. Набивая данные в область фиксированного размера, вы рано или поздно соберёте столько массы и энергии, что всё схлопнется в чёрную дыру. Для шара радиусом в метр потолок порядка 10^70 бит.

Разрыв с обычной материей огромен. Энтропия Солнца оценивается величиной порядка 10^58 в единицах постоянной Больцмана, а у чёрной дыры такой же массы примерно 10^77.

Остаётся вопрос, о котором спорят пятьдесят лет: куда девается информация об упавших внутрь объектах, когда чёрная дыра полностью испарится. Общепринятого ответа нет.

Телеграм: t.me/ainewsline

Источник: x.com

Комментарии: