Новое исследование проливает свет на то, как информация выходит из испаряющейся черной дыры

Международная группа физиков из RIKEN, Корнельского университета и Калифорнийского университета в Санта-Барбаре использовала новую геометрию пространства-времени с червоточиной, чтобы показать, что информация не обязательно безвозвратно теряется из испаряющихся черных дыр.

Общая теория относительности Эйнштейна предсказала, что если объект падает внутрь горизонта событий черной дыры, то он оказывается в центре черной дыры, называемом сингулярностью, где полностью разрушается.

В 1970-х годах Стивен Хокинг рассчитал, что при учете квантовой механики черные дыры должны испускать излучение.

"Это называется испарением черной дыры, потому что черная дыра сжимается, подобно испаряющейся капле воды", - говорит доктор Канато Гото, исследователь из Междисциплинарного центра теоретических и математических наук RIKEN и физического факультета Корнельского университета.

Однако это привело к парадоксу. В конце концов, черная дыра полностью испарится - и вся информация о ее проглоченном содержимом тоже.

Но это противоречит фундаментальному постулату квантовой физики: информация не может исчезнуть из Вселенной.

"Это говорит о том, что общая теория относительности и квантовая механика в их нынешнем виде не согласуются друг с другом. Мы должны найти единую основу для квантовой гравитации", - говорит доктор Гото.

"Многие физики подозревают, что информация, которая уходит, каким-то образом закодирована в излучении".

"Для исследования они вычисляют энтропию излучения, которая измеряет, сколько информации теряется с точки зрения человека, находящегося за пределами черной дыры".

"В 1993 году физик Дон Пейдж рассчитал, что если информация не теряется, то энтропия сначала будет расти, но по мере исчезновения черной дыры упадет до нуля".

"Когда физики просто объединяют квантовую механику со стандартным описанием черной дыры в общей теории относительности, оказывается, что Пейдж ошибается - энтропия постоянно растет по мере уменьшения черной дыры, что указывает на потерю информации."

Но недавно физики исследовали, как черные дыры имитируют червоточины - обеспечивая путь для утечки информации.

"Это не червоточина в реальном мире, а способ математического вычисления энтропии излучения", - сказал доктор Гото.

"Червоточина соединяет внутреннюю часть черной дыры и излучение снаружи, как мост".

Когда доктор Гото и его коллеги провели детальный анализ, объединив стандартное описание и картину червоточины, их результат совпал с предсказанием Пейджа, что говорит о том, что физики правы, подозревая, что информация сохраняется даже после гибели черной дыры.

"Мы обнаружили новую геометрию пространства-времени с червоточиноподобной структурой, которая была упущена из виду при обычных расчетах", - сказал доктор Гото.

"Энтропия, рассчитанная с использованием этой новой геометрии, дает совершенно другой результат".

"Но это поднимает новые вопросы. Мы все еще не знаем основного механизма того, как информация уносится излучением. Нам нужна теория квантовой гравитации".

Работа команды опубликована в журнале Journal of High Energy Physics.