Черная дыра – это область в пространстве-времени, где гравитация настолько сильна, что ничего оттуда не может вырваться. И даже свет. Вот почему их называют черными. И когда Стивен Хокинг нашел теоретический аргумент в пользу существования типа излучения черной дыры, это вызвало настоящую бурю в научном мире.
Это явление, теперь экспериментально доказанное, перевернуло наше понимание черных дыр и привело к парадоксам и проблемам, которые остаются нерешенными до сих пор.
Что такое излучение Хокинга
Чтобы разобраться в том, что такое излучение Хокинга, мы должны сперва понять, что такого определения, как пустое пространство, в природе не существует. Даже бездонный космический вакуум представляет из себя пространство, заполненное частицами, которые спонтанно появляются то там, то сям и так же спонтанно затем исчезают. Это то, что говорит нам странный мир квантовой механики.
Эти частицы представлены в виде пары – частица-античастица.
Обычно они сталкиваются почти мгновенно и уничтожают друг друга, испуская только фотон. Однако, когда это происходит сразу за горизонтом событий, одна частица попадает в черную дыру, а другая ускользает.
Для сохранения энергии частица, падающая в черную дыру, должна обладать воспринимаемой отрицательной энергией. Поскольку отрицательная энергия означает отрицательную массу (из-за знаменитого принципа эквивалентности массы и энергии Эйнштейна, показанного в формуле E = mc2), отсюда следует, что масса черной дыры уменьшается.
Это означает, что, если черная дыра не принимает никакой другой вид энергии, она будет сжиматься, пока не исчезнет: вот почему излучение Хокинга также известно, как испарение черной дыры.
Информационный парадокс
Это приводит ко множеству различных парадоксов, например, к информационному парадоксу.
Этот парадокс объясняет, почему излучение Хокинга, по-видимому, противоречит общепринятому научному принципу: информация никогда не теряется.
Если вы возьмете замысловатую картину, например, «Мишки в лесу» Шишкина, и сожжете ее, то нет закона, который запрещал бы собирать картину заново из сгоревших продуктов. В сгоревших продуктах содержится точно такая же информация, какая была до того, как она была сожжена.
Однако, когда мы берем черную дыру, этот принцип, по-видимому, исчезает. Это происходит потому, что излучение Хокинга исходит не от материала внутри черной дыры.
Итак, когда материя внутри черной дыры теряется, мы знаем, что она не могла быть потеряна из-за излучения Хокинга. Поэтому, когда черная дыра сжимается, может показаться, что информация внутри черной дыры просто исчезает.
Подобные парадоксы – чрезвычайно плодотворные области исследований для физиков. Это способ матери-природы сказать: «Вы упускаете что-то важное». И будет любопытно посмотреть, куда заведет нас это невероятно интересное направление исследований.
