Парадокс исчезновения информации в черной дыре волновал умы ученых на протяжении почти полувека. Считалось, что раз за горизонтом событий исчезает любая материя и даже свет, то и информация об утраченных частицах также уничтожается. В рамках нового исследования физики пришли к выводу, что это не совсем так.
"Мы пришли к выводу, что информация вовсе не исчезает в черной дыре. По крайней мере, она теряется не навсегда", — утверждает ведущий автор исследования Деян Стойкович из Нью-йоркского университета в Буффало.
Статья, опубликованная доктором Стойковичем и его коллегами в журнале Physical Review Letters, описывает, как взаимодействия между частицами, испускаемыми черной дырой, могут раскрыть информацию о том, что находится в пределах этого объекта. Эта информация может поведать как о том, что за объект сформировал саму черную дыру, так и о том, какая материя и энергия была затянута в ее горизонт событий.
Открытие, совершенное Стойковичем и его командой, представляет собой новые математические расчеты, описывающие сохранение информации в черной дыре. Ранее исследователи представляли свои версии разрешения данного парадокса, а новое исследование подводит итоги всех основных предыдущих работ.
Напомним, что первым человеком, который высказал идею о том, что горизонт событий все же покидают некоторые частицы, был знаменитый британский космолог Стивен Хокинг. В его честь и назвали поток этих частиц — излучение Хокинга.
Однако эта гипотеза раскрыла новые проблемы для астрофизики. Если черная дыра все же теряет частицы, которые она затягивает на себя, то рано или поздно она должна исчезнуть, а информация, хранящаяся в ней — уничтожиться. Это умозаключение противоречит законам квантовой механики, которые гласят, что информация сохраняется при любых обстоятельствах.
Чтобы разрешить этот парадокс, Стойкович и его коллеги вместо того чтобы рассматривать исключительно частицы, излучаемые черной дырой, приняли во внимание малозаметные взаимодействия между этими частицами. Эти взаимодействия приводят к тому, что сторонний наблюдатель, находящийся за пределами черной дыры, может восстановить информацию о затянутых в нее частицах материи и энергии.
Взаимодействия между частицами могут представлять собой как гравитационное притяжение, так и обмен частицами-посредниками, например, фотонами. По словам Стойковича, эти взаимодействия и их прямая связь с информацией о частицах, часто игнорировались в предыдущих расчетах, представленных астрофизиками, поскольку считалось, что на них невозможно списать существенную разницу между присутствием и утратой информации.
Однако в рамках нового исследования ученым удалось доказать, что пусть и незначительные взаимодействия между частицами усиливаются с течением времени и, в конечном итоге, приводят к тому, что влияют на окончательный результат расчетов.