Comments 14
Точные решения уравнений Эйнштейна сложны, поэтому для ЧД мы имеет очень упрощённые стационарные модели — решения неизменные во времени, когда есть вечная и неизменная ЧД. Точные решения, например, для процесса коллапса не найдены. А вот именно в изменчивости самой ЧД, в её росте и испарении и кроются все нюансы информационного парадокса.
Более того, скажу поразившую меня когда-то вещь. В метрике "вечной" ЧД (т.е. такой которая существовала в минус бесконечное время) нет никакого излучения Хокинга. Для излучения Хокинга есть разные объяснения (туннелирование из-под горизонта, рождение пар прямо на горизонте и т.п.). Но есть одно, на котором и построены вычисления в оригинальной статье Стивена Хокинга:
Есть начальное состояние: вакуум в плоском пространстве (in-вакуум), и никакой чёрный дыры в помине. Конечное состояние: есть чёрная дыра (out-вакуум).
Т.к. метрика разная, то и вакуумы в начале и в конце разные. Пустое пространство в начале превращается в пространство наполненное равновесным тепловым частицами. Условно можно сказать, что мы перешли в другую систему отсчёта, где изначальный вакуум уже не выглядит как вакуум (сродни излучению Унру).
Ещё раз. Принципиально для излучения Хокинга то, что вначале не было ЧД, а потом она появилась (не важно как). Если бы ЧД была всегда, то никакой другой метрики, другой "системы отсчёта" и не появлялось, а значит никакого Хокинговского излучения и нет.
Это я к тому, что важна динамика ЧД, эволюция, которую точно описать решениями уравнений Эйнштейна не получается.
В решениях уравнений ОТО для вечной стационарной ЧД есть и такие артефакты, как параллельная вселенная, которую может увидеть холонавт под горизонтом. Но это имеет смысл только в циклической космологии, где ЧД наследуются от предыдущей вселенной. А реальные ЧД образуются за конечное время в прошлом и должны испаряться за конечное время в будущем. В начале мы имеем низкоэнтропийное вещество (звезду или облако), в конце получаем высокоэнтропийное излучение Хокинга, а ЧД работает как скремблер или двигатель с КПД, близким к 100%. Эффективнее преобразует вещество в излучение только аннигиляция. Если же рассматривать это как переход от вакуума в искривлённом пространстве-времени к равновесному тепловому состоянию в плоском пространстве-времени - напрашивается вывод об энтропийной природе гравитации и о пространстве-времени как "гидродинамике запутанности".
Это я к тому, что за у нас нет даже классического нестационарного решения для ЧД, а мы берёмся обсуждать квантовые эффекты, которые относятся именно к нестационарным явлениям..
Так испарение ЧД - процесс чисто квантовый, в классическом приближении его нет и ЧД существует вечно. Но это противоречило бы второму закону термодинамики, пока не доказано существование каких-нибудь других вселенных или уилеровских мешков с золотом. Излучение Хокинга было самой правдоподобной гипотезой, несмотря на порождённый им информационный парадокс. А теперь вот показали, что информация может сохраняться, конфликта между КТП и ОТО нет.
Спасибо за столь подробный обзор.
Ранее считалось, что квантовая гравитация вступает в силу только..
да, как бы, и ранее и по сей день -- никакой теории квантовой гравитации в наличии нет, а есть только множество гипотез с сильно переусложненной математикой.
Из данной статьи вы узнаете, окружены ли чёрные дыры файерволлом..
Не узнаете. Но узнаете, что об этом успели нафантазировать.
Чёрная дыра поглощает частицы и волны в чистом квантовом состоянии и излучает их в смешанном
То же самое -- мы этого не знаем. Но ваш читатель будет думать, что это уже доказано из-за подобных декларативных формулировок. И их в ваших статьях просто ну куда ни ткни. Можно продолжать и продолжать.. (
Ув. @dionisdimetor, я очень уважаю подобный труд по популяризации науки, и критикую лишь подачу материала, поскольку она не отвечает требованиям естесственно-научного подхода. Обратите внимание на то, как ученые формулируют мысли -- они никогда не формулируют их так, как это через каждый абзац делаете вы. Попробуйте писать избегая ложных утверждений -- и тогда эти обзоры не будут читаться как нечто "около" и псевдонаучное, подкрепленное сотней "авторитетных" ссылок и графиков.
Просто, когда постоянно натыкаешься на подобные типично журналистские "ляпы" -- для человека с физ/мат образованием очень тяжело и неприятно читать из-за нарушений логики. Что как бы сразу подрывает доверие.
прям даже объясню на примере:
Исследователи рассмотрели связь между внутренним квантовым состоянием черной дыры и её внешним гравитационным полем, предположительно состоящим из квантов – гравитонов. Они обнаружили, что есть взаимно однозначное соответствие между состоянием
правильно в данном контексте:
... Они обнаружили, что в таком случае, есть взаимно однозначное соответствие..
Признаю, есть у меня такая склонность - переоценивать некоторые гипотезы и делать неосторожные утверждения. Конечно, научные статьи так не пишутся, но в научпопе и без того хватает невнятных текстов с максимально расплывчатыми формулировками, как будто сгенерированных нейросетью. Я как байесианец не уравниваю гипотезы, а наделяю их разными субъективными вероятностями и отношусь к ним соответственно немного предвзято. А как реалист я предпочитаю отождествлять лучшую из предложенных моделей реальности с самой реальностью. Например, реплики червоточин и квантовые волосы я оцениваю выше того же файерволла или уничтожения информации, потому что они лучше согласуются с экспериментально проверенными теориями - КТП и ОТО. Как фаллибилист добавлю, что мы вообще ничего не знаем наверняка, но какие-то вещи мы не знаем в большей степени, а какие-то - в меньшей. Упомянутые гипотезы достаточно убедительны, чтобы утверждать, что информация при испарении ЧД почти наверняка сохраняется.
Так как нет возможности провести натурный эксперимент или наблюдение все просто гадают. Не факт даже что излучение Хокинга существует. Вот только совсем недавно Webb снял что-то похожее на диск черной дыры, то этого только по траекториям звезд предполагали места ЧД.
Довольно странно смотреть, как много ресурсов тратится на проработку дальних следствий из теорий, чья неполнота хорошо известна.
Квантовая механика и общая теория относительности несовместимы. Мы уже сейчас знаем, что это приблизительные теории (как минимум одна из них, но возможно что и обе), и мир описывает другая, более общая теория, для которой эти две являются лишь приближением на близких нам масштабах.
Это хорошии теории, без всяких сомнений. Они оказались достаточно хороши, чтобы делать предсказания, которые потом были проверены и подтверждены. Однако те вопросы, которые освещены в этой статье, являются очень дальними выводами из этих теорий, ближе к той области, где они не совместимы. И пытаться построить какие-то значимые выводы там, где теории почти наверняка уже не работают, а сами выводы непроверяемы, кажется довольно сомнительным занятием.
С уважением к вашему энтузиазму и труду (или, как у физиков, энергии и работе).
Мне понятен ваш скептицизм, его разделяют многие далеко не глупые люди, даже среди учёных. Теоретическая физика стала крайне абстрактной и далёкой от повседневной жизни, новые гипотезы требуют для своей проверки огромных капиталовложений. Инвесторы не видят в них практической пользы и не спешат финансировать мегапроекты вроде новых коллайдеров. Возможно, никто не захотел бы выделять гранты даже на изучение AdS/CFT-дуальности, если бы это не имело применения в квантовых вычислениях. Но где ещё искать подсказки для новой теории квантовой гравитации, как не в чёрных дырах - на самом стыке КТП и ОТО? И первые намёки уже получены - ER=EPR, комплементарность, голографический принцип, гравитационный интеграл по траекториям. Даже без перспективы экспериментальной проверки можно сравнивать актуальные гипотезы/интерпретации и делать выводы, какие из них лучше согласуются между собой и с установленными фактами, а какие пора отправить в архив истории науки.
Решения информационного парадокса чёрных дыр: квантовые волосы или реплики червоточин?