Публикуван е последният документ на Стивън Хокинг, справя се известен парадокс

Цветни концентрични кръгове на черен фон.Увеличаване / изобразяване на художник на черна дупка.NASA Goddard Space Център за полети / CI лаборатория

Когато известният физик Стивън Хокинг почина по-рано това година, той остави научно наследство, което включва един от най-възлови парадокси в съвременната теоретична физика. Сега финалът му хартия току-що е публикувана, ревизирайки въпроса дали информацията може да бъде извлечена от черна дупка или дали е изгубен завинаги. Хартията посочва, че информацията може да се съхранява в a ореол на “мека коса”, заобикаляща черна дупка.

Някога физиците вярваха, че черните дупки нямат коса. „Често можем да кажем на хората, като гледаме косите им, но черните дупки изглеждаха напълно плешиви “, съавторът Малкълм Пери на университета в Кеймбридж пише в The Пазач. Това е всичко трябваше да опишеш математически черните дупки, беше тяхната маса и въртенето им, плюс електрическия им заряд. [поправено] Така че няма да бъде забележима промяна, ако хвърлиш нещо в черно дупка – нищо, което да даде представа за това какво може да бъде този обект бил е. Тази информация е загубена.

Но през 1974 г. Яков Бекенщайн осъзнава, че и черните дупки имат температура. Хокинг се опита да го докаже грешно, но се нави доказвайки го прав, заключавайки, че следователно черните дупки трябваше произвеждат някакъв вид топлинно излъчване. [поправено] Толкова черни дупки също трябва да има ентропия – технически, средство за определяне на броя различни начини можете да пренаредите атомите на обект и неподвижно да изглежда почти същото. Хокинг беше първият изчислете тази ентропия. Той също така въведе понятието „Хокинг радиация. ”

Stephen Хокинг  in Princeton, New Jersey, October 1979.Увеличи / Стивън Хокинг в Принстън, Ню Джърси, октомври 1979 г. Санти Visalli / Гети изображения

В квантовата механика празното пространство всъщност не е празно. Материални / анти-материални двойки от така наречените „виртуални“ частици са постоянно изскачащи в съществуване и унищожаващи също толкова бързо. Но ако двойка изскочи близо до хоризонта на събитията на черна дупка и един от двойките попадне, черната дупка ще излъчи мъничко късче енергия, намалявайки нейната маса със съответно количество. С течение на времето, черната дупка ще се изпари. Колкото по-малка е черната дупка, толкова повече бързо изчезва.

Раждане на парадокс

Следващата част от историята започва със залог през 1991 година. Хокинг и физикът на Калтех Кип Торн заложиха на Джон Прескил (също в Caltech) тази информация, която попада в черна дупка, е унищожен и никога не можеш да го върнеш. Прескил помисли, че може да се запази в радиацията на Хокинг, докато черната дупка се изпарява. Хокинг и Торн възразиха, че всяка информация по този начин освободен ще бъде толкова лошо скандален, че би бил безполезен. За при всички практически цели информацията ще бъде загубена.

През 2004 г. изглежда парадоксът беше разрешен, когато физиците предложи идеята за допълване на черната дупка. При това сценарий, информация, която попада едновременно в черна дупка отразява обратно. Нито един наблюдател не може да бъде както вътре, така и вътре извън хоризонта на събитията, така че никой не може да стане свидетел и на двете събития в същото време. Все още имаше някои заяждащи въпроси, но спорът убеди Хокинг и той призна залога. Preskill получи копие на Total Baseball: The Ultimate Baseball Енциклопедия като негова награда “, от която може да бъде извлечена информация по желание.”

Но документ от 2012 г., преразглеждащ парадокса, хвърли още едно гаечен ключ в работата. Докато обмисля възможните механизми за извличане на информация от черна дупка, покойният Йосиф Полчински (Калифорнийския университет, Санта Барбара) и трима колеги осъзнах, че три много вярващи фундаментални пози на физиката не можеше всичко да е вярно. Човек трябваше да сбърка и те повярваха беше естеството на хоризонта на събитията.

Падащите наблюдатели биха били изгорени до свеж резултат буквална огнена стена на хоризонта.

Конвенционалната мъдрост гласеше, че когато някой прекрачи събитието хоризонт, те не забелязват нищо нередно. Едва когато се движеха по-близо до сингулярността, която екстремните гравитационни сили би ги разкъсал на парченца (Торн нарича това същество “Spaghettified”). Физиците наричат ​​това сценария „Без драма“. Но Полчински и др. каза, че падащите наблюдатели ще бъдат изгорени свеж от буквална огнена стена на хоризонта.

Подобно е на предложението на стринга от Държавния университет в Охайо теоретик Самир Матур преди няколко години. Матур твърди, че е черно дупките не са празни ями, а са пълни с низове (the фундаментални единици на теорията на струните), с действителна повърхност като a звезда или планета. Защитната стена на Полчински по същество е гореща fuzzball.

When not stumping physicists with paradoxes, Hawking liked to правят камеди в популярни телевизионни предавания.  Ето го на снимачната площадка на The Big  Bang Theory with Sheldon Cooper (Jim Parsons).Увеличи / Когато не тъпчеше физиците с парадокси, Хокинг обичаше make cameos on popular TV shows. Here he is on the set of The BigТеория за взрива с Шелдън Купър (Джим Парсънс) .CBS Photo Архив / Гети изображения

Но това е само най-лесното решение парадокса. Физиците не са склонни да жертват нито една драма всички видове алтернативни решения през следващите години. Hawkingнаправи това също в хартия от две страници за 2014 г., публикувана на сайта за предпечат arXiv.org. Това не беше техническа книга с нулеви уравнения, но по-скоро обобщение на беседа, която той беше произнесъл по време на конференция година.

Хокинг предположи, че може би хоризонтът на събитията не е някакъв определена точка без връщане, отвъд която нищо не би могло да избяга a Черна дупка. Може би имаше просто „привиден хоризонт“ временно ограничи информацията. Информацията не се съхранява във вътрешността на черната дупка, но в нейната граница: събитието хоризонт.

Черни дупки с мека коса

Окончателният документ на Хокинг се основава на това предварително разбиране. Като Пери пише, той и трети съавтор, Андрю Стромингер от Харвард, намери пропаст в математическия аргумент, заключаващ че черно дупки нямаха коса. В новата си хартия те излязоха с нова начин за изчисляване на ентропията на черна дупка. Те показват, че вие може да запише ентропията на черна дупка във фотоните (частици на светлина) подскачаща около хоризонта на събитията. Тези фотони съставляват a своеобразен ореол около черната дупка, която авторите са дублирали “мека коса.” И тази мека коса може да обясни ентропията.

„Не знаем, че за ентропията на Хокинг се дължи всичко, което е възможно да хвърлите в черна дупка. ”

Хокинг умря, преди вестникът да може да бъде публикуван. Но Пери разказа BBC News, че малко преди това е повикал колегата си – не знае за това колко боледувал Хокинг – и му казал чрез високоговорител заключения. „Когато го обясних, той просто произведе огромна усмихнете се – каза Пери.

Реакции от общността на теоретичните физици бяха досега положително позитивно. „Този ​​документ предлага начин да разбирам ентропия за астрофизични черни дупки въз основа на симетрии на хоризонта на събитията “, Марийка Тейлър, бивша студентка на Хокинг и физик от университета в Саутхемптън, каза пред The Guardian. „Авторите трябва да направят няколко нетривиални предположения, така че следващите стъпки ще бъдат да се покаже, че тези предположенията са валидни. ”

Авторите признават, че това не е цялостно решение на парадокс на информацията за черната дупка, но тя осигурява полезна представа. “Ние не знам, че ентропията на Хокинг отчита всичко, което можехте евентуално да хвърли черна дупка “, каза Пери пред The ​​Guardian, добавяйки собствено съпътстващо есе, „Докато ние не сме решили информационен парадокс, надяваме се, че сме проправили пътя [към a решение].”

Like this post? Please share to your friends:
Leave a Reply

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: