Комментарии 45
Спасибо за статью, прочёл с интересом, но к одному начальному утверждению хочу придраться, а именно:
Ну, если бы у нас была произвольно мощная техника, способная отследить каждую молекулу и собрать всю тонкую информацию о пожаре, и мы знали бы точные уравнения, описывающие поведение каждой молекулы при взаимодействии с другими молекулами, мы могли бы в принципе воссоздать из пепла сообщение, написанное в блокноте.
Несмотря на оговоренную герметичность камеры сжигания, система должна быть ещё и абсолютно теплоизолированной, что не оговорено. Ну, ладно, пусть система замкнута и в деле участвует конечное и известное число частиц (атомов и молекул). Пусть есть сколь угодно мощная вычислительная техника. Пусть есть совершенно точные уравнения, которые описывают поведение каждой частицы и их взаимодействие. Тогда цитируемое утверждение есть то, что называется принципом детерминизма Лапласа. Итак, есть частицы, вы задаёте для каждой из них в один и тот же момент времени (боже, вы и на это способны?) необходимые начальные условия, запускаете ваши уравнения - и, аллилуйя, можете получить состояние системы в любой момент прошлого и будущего. Увы. Сегодня мы твёрдо знаем, что даже в таких идеальных условиях у нас ничего не выйдет. Мы не можем задать начальные условия с бесконечной точностью, кроме того, разрядная сетка нашего вычислителя конечна. Уравнения, описывающие количество взаимодействующих частиц более двух, сколь бы точными и адекватными они ни были, устроены так, что их решения могут качественно расходиться, даже если ошибка в начальных условиях сколь угодно мала. Подчеркну, что это свойство самих уравнений, а не численного метода их решения. Это приводит к хаотизации результата. Чем больше частиц, тем время хаотизации короче. Вы таки потеряете исходную информацию на листочке навсегда. Собственно, современная теория хаоса об этом и трактует. Самое смешное, что если в системе нет потерь, то рано или поздно она вернётся к исходному состоянию. Но время ожидания этого волнующего момента для системы даже сравнительно небольшого числа частиц неприемлемо велико в сравнении с человеческой жизнью. Если есть хотя бы незначительные (в сравнении с полной энергией системы) потери, то эти надежды следует оставить навсегда. Физики любят играть со слишком идеализированными моделями, поскольку они просчитываются до некоего результата. Я сам такой. Но иногда нужно и в окно выглядывать.
Да, можно поставить вопрос и так:
Товарищ Демон Лапласа, вы когда вычисляете будущее и прошлое, до какого знака число Пи округляете?
Тут нужно - как и в высказывании о том, что взмах крыльев мотылька порождает бурю - зайти с другой стороны. Разумеется, задача о восстановлении информации без потерь, может показаться бесконечно сложной. Но если не ставить целью именно прочитать содержимое сожжённого блокнота, а убедиться в том, что его содержимое продолжает существовать в нашей вселенной, то можно подумать вот как - если содержимое блокнота зашифровать неизвестным методом, вроде шифроблокнота, и уничтожить оригинальную запись, то может показаться, что информация уничтожена навсегда. Однако, у нас есть зашифрованная запись, и мы точно знаем, что если тем же методом, с тем же шифроблокнотом зашифровать другую запись, то итоговая зашифрованная запись получилось бы совершенно другой. Таким образом, информация на самом деле не уничтожается, и продолжает существовать, просто в недоступном виде. Вот если бы две разные записи после проведённой операции шифрования давали одинаковый итоговый шифр, то можно было бы сказать, что информация уничтожилась в процессе шифрования.
Так же и в случае с ЧД, конечный итог их существования никак не будет зависеть от того - скинуть туда блокнот с кулинарными рецептами или со стихами Пушкина, при условии одинаковой массы. А вот если в печь кидать такие блокноты, то итог в обоих случаях будет немного разным.
В таком случае, можно заявить, что у нас есть шифр, который отображает любой набор входных данных в единицу, а ключом являются сами исходные данные.
Давайте мысленно зашифруем два блокнота и выбросим ключи. У нас есть две единицы. Можем ли мы заявить, что информация из обоих блокнотов сохранилась ? Или только из одного? Если из одного, то из какого?
Таким образом, информация на самом деле не уничтожается, и продолжает существовать, просто в недоступном виде. Вот если бы две разные записи после проведённой операции шифрования давали одинаковый итоговый шифр, то можно было бы сказать, что информация уничтожилась в процессе шифрования.
Нет.
То, что вы описываете, в математике называется неконструктивным объектом, т.е. таким, который формально как бы есть, но пример не приводится. В физике это называется ненаблюдаемым объектом. Физика такими объектами не занимается, это противоречит науке. Неформально говоря: "у нас есть такие приборы, но мы вам их не покажем" - не принимается.
Но объект вполне наблюдаем, и продолжает влиять на окружающий мир. Допустим, в том же примере с зашифрованной записью, мы условимся, что от того, какой будет последний символ в итоговом шифре, мы будем производить определённые действия, например, покормим кота. Получается так, что то - останется кот голодным или сытым - зависит от содержания начальной записи, вне зависимости от того - шифровали её или нет.
Ну и что? Это совершенно другая информация, которая к исходной не имеет отношения. Исходная информация утрачена, уничтожена. Например, если разбить чашку, то она всё равно будет влиять на окружающий мир (например, её осколком можно кого-нибудь зарезать), но это уже будет не чашка.
Содержание утрачено, не сама информация. Если зашифровать запись, а единственный ключ увезти на Проксиму Центавра, то как думаете - утрачена ли будет информация? Если пронаблюдать прохождение электрона через щель в двухщелевом эксперименте, потом зашифровать результаты, и увезти ключ на Проксиму, то как получится? Будет ли наблюдаться интерференционная картина на экране за щелями? А если ключ уничтожить на Проксиме, то через какое время это вызовет изменение, через 4 года или мгновенно?
Содержание утрачено, не сама информация.
Информация и есть содержание.
Если зашифровать запись, а единственный ключ увезти на Проксиму Центавра, то как думаете - утрачена ли будет информация?
С точки зрения наблюдателя, лишённого доступа к информации - да. То, что она в принципе существует, но ненаблюдаема и недоступна - равносильно тому, что она не существует.
Вообще, мне кажется, мы с вами куда-то ушли. От уничтожения информации - к её шифрованию. От сжигания блокнота - к перевозкам ключей.
Наконец, мы упустили (возможно, и правильно - это больше про философию и терминологию, чем про физику) вопрос того, а что вообще является одной и той же информацией. Если мы зашифруем сообщение, то это вообще будет та же информация, что и без шифрования?
То, что она в принципе существует, но ненаблюдаема и недоступна - равносильно тому, что она не существует.
Это в классическом мире так. В квантовой физике - информация продолжает существовать, если она продолжает влиять на наблюдателя, даже если наблюдатель в классическом смысле не осведомлён о содержании. И ещё информация действительно может быть полностью недоступна, но лишь временно, и тогда для наблюдателя не просто информация исчезает, но и даже объекты и их состояния, которые этой информацией описываются. На этом строятся все парадоксы квантовой механики, вроде того же двухщелевого, или кота Шрёдингера. Плюс, на этом основан принцип действия квантовых компьютеров - кубиты во время работы временно изолированы от внешнего мира.
Если мы зашифруем сообщение, то это вообще будет та же информация, что и без шифрования?
Да, та же, как и роман "Война и мир" остаётся тем же романом, вне зависимости от того, записан он на диске или напечатан на бумаге.
Отсутствие детерминизма означает невозможность предсказания будущего, но не означает невозможность восстановления прошлого.
Что "в будущее" детерминизма нет - доказано.
А вот насчет прошлого - не уверен. Не думал об этом. Ничего не утверждаю и не спорю, просто хочу обратить внимание на то, что это разные вещи.
Ээээ... Интуиция подсказывает, что прошлое невычислимо по тем же причинам, что и будущее. А вы о каком конкретно доказательстве невычислимости будущего говорите?
Доказательство невычислимости будущего - случайность квантовых процессов. Доказана она неравенствами Белла, которые подтверждены экспериментами.
Насчет тех же причин - не соглашусь. Что бы было невычислимо будущее, нужно иметь процессы, исход которых случаен при одинаковых начальных состояниях. Что бы было невычислимо прошлое, нужно иметь процессы, которые приводят в точности к одному и тому же состоянию при разных начальных условиях.
Так если будущее невычислимо из-за случайности квантовых процессов, это означает, что квантовая случайность обрывает детерминистическую причинно-следственную связь настоящего и будущего. А из этого следует, что такой связи также нет между настоящим и прошлым (иначе в некие моменты прошлого можно было бы определить будущее, которое теперь является настоящим).
Достаточно глубокое прошлое точно так же невычислимо, как и будущее. Даже для астрофизики, где уж казалось бы - законы кеплера и вперёд. Но нет, прошлое солнечной системы просчитывается примерно на 100 млн лет, дальше любые погрешности в исходных данных или неизвестные нам сближения скажем с другими звёздами делают любые вычисления бессмысленными, потому что их результаты утонут в шумах.
Но ведь в системе координат внешнего наблюдателя информация и не думает никуда исчезать. Любая частица для НАС застывает на горизонте. И получается, что по часам частицы и она, и её состояние исчезают, а по часам наблюдателя информация как раз и размажется по горизонту. В том числе и фотон, если верить БЯМ.
Проблема в том, что непонятно как она попадает обратно при испарении. Да и условно заряд конкретной частицы не очень можно "записать" - ЧД просто добавит/потеряет собственный заряд и обратить это не выйдет.
Любая частица для НАС застывает на горизонте.
Для астрофизиков это не имеет значение. С их точки зрения ЧД начинает вести себя как ЧД чуть большей массы. И всё. - и спектр от падающей массы за несколько часов может сместиться в длинноволновый диапазон и эта падающая масса просто "исчезнет" из поля зрения астрофизиков. Для них ЧД - объект с массой, а какова его структура для них особого значения не имеет (хотя они всё же рассматривают варианты когла падающая масса "накручивается" на ЧД и разогревается до такой степени, что выстреливает в сторону от ЧД видимым джетом.)
Для падающего в ЧД - он и не заметит горизонт событий вовсе.
Мы, жители Земли, есть внешние наблюдатели. Для нас согласно ОТО чёрные дыры образовываться не могут вовсе. Как же быть? - есть два пути - Первый - пригласить на помощь ОТО Квантовую механику, что и сделал Хокинг. Второй путь - рассуждать странно (но так рассуждают физики), типа: берём точку зрения падающего в ЧД космонавта, который нам не может даже ничего сообщить из под горизонта событий ЧД и заявляем, что ЧД вполне существует, несмотря на то что согласно ОТО с точки зрения стороннего наблюдателя ни один атом никогда не может пересечь горизонт событий ЧД.- Это аналогично доказыванию существование загробной "жизни". - С точки зрения живого человека, мёртвый человек уже не живёт. - но с точки зрения умершего, который нам не может ничего сообщить из загробного своего мира, загробная жизнь (ад, рай или перерождение) вполне существуют. И что?- а берём точку зрения умершего и заявляем что загробная "жизнь" существует.
в статье куча утверждений, которые даются как данность, безо всяких объяснений и доказательств.
например, " Важнейшее свойство квантовой механики — унитарность эволюции системы: информация о ней никогда не теряется. "
что это значит вообще?
или еще, " чёрная дыра «стирает» всю дополнительную информацию о веществе, которое в неё упало. "
насколько я знаю, современной науке неизвестно что происходит внутри ЧД. про это говорят так - наши законы физики там не действуют. т.е. мы ничего не знаем что там внутри, но точно знаем что ЧД стирает информацию? а может там вся материя лежит себе спокойно, просто очень плотно упакована, но не уничтожена?
" Излучение, испускаемое чёрной дырой при её испарении, должно быть тепловым и неотличимым у любых двух испарившихся чёрных дыр — даже если они изначально образовались из двух совершенно разных звёзд! "
с чего бы это?
Важнейшее свойство квантовой механики — унитарность эволюции системы: информация о ней никогда не теряется
Тут скорее всего имеется ввиду, что уравнения квантовой механики обратимы - имея всю информацию о системе мы можем вычислить состояние системы в любой момент в прошлом (и в будущем).
чёрная дыра «стирает» всю дополнительную информацию о веществе, которое в неё упало
Для внешнего наблюдателя чёрная дыра определяется массой, зарядом и моментом импульса. Соответственно он, измерив все параметры чёрной дыры, не может узнать из чего именно она возникла и что в неё упало после.
Для внешнего наблюдателя чёрная дыра определяется массой, зарядом и моментом импульса. Соответственно он, измерив все параметры чёрной дыры, не может узнать из чего именно она возникла и что в неё упало после.
ну допустим. все равно непонятно почему из этого следует "пропажа" информации. то что снаружи не можем ее получить не значит что внутри ЧД она исчезла.
Если мы всю черную дыру описываем полностью столь малым числом параметров, то можно ли ее рассматривать, как сугубо квантовый объект? Возможно ли, что все ее внутреннее устройство может быть описано квантовой хромодинамикой? То есть, это макрочастица?
Мы же вроде и про отдельный адрон не можем сказать, как именно он возник, даже если знаем его текущее квантовое состояние?
Ну, если бы у нас была произвольно мощная техника, способная отследить каждую молекулу и собрать всю тонкую информацию о пожаре, и мы знали бы точные уравнения, описывающие поведение каждой молекулы при взаимодействии с другими молекулами, мы могли бы в принципе воссоздать из пепла сообщение, написанное в блокноте.
Но это ведь фундаментально невозможно из-за принципа неопределенности. Получается огонь тоже уничтожает информацию, как и черная дыра!
Неуничтожимость информации это не про человеческую информацию, а только про квантовую. Весь пример с блокнотом - форменный бред. Автор не подготовился к материалу.
У автора проблемы со школьным курсом физики. Возможно он слышал о 2-м законе термодинамики, но не понимает сути. Энтропия постоянно растёт, а информация неизбежно исчезает. Статья настолько бредовая, даже минус ставить жалко. Автор может спасти свою репутацию только отдав авторство всемогущему ИИ :)
Ну за незнакомство со вторым законом термодинамики я бы минусовать не стал. Это очень нетривиальный, контринтуитивный и сравнительно недавно (где-то 100 лет назад примерно) доказанный закон, а у простого обывателя он и сейчас вызывает вопросы. Это весьма необычное физическое знание, я и сам, не будь у меня точных данных, был бы готов с ним поспорить.
Если вы находитесь бесконечно далеко от любой массы во Вселенной, не двигаетесь с ускорением и кривизной пространства-времени в вашей точке можно пренебречь, вы получите определённое значение нулевой энергии. Если наблюдатель находится вблизи горизонта событий чёрной дыры в свободном падении, он тоже сможет измерить своё значение нулевой энергии. Если вы сравните ваши измерения, окажется, что значения получаются разные. В двух этих местах нулевая энергия будет отличаться, и всё будет зависеть от разницы в кривизне пространства-времени.
Не являюсь физиком, но данный абзац выглядит слишком примитивным. И там и там измерения уровня нулевой энергии должны дать нуль. На то она и нулевая, эта энергия. Это как создание термометра по точке замерзания воды - и на уровне моря и на уровне 5 км над уровнем моря у вас будет точка нуля шкалы, соответствующая точке замерзания, и только приведя ваши термометры в одну точку пространства, вы сможете убедиться, что шкалы не совпадают (и в данной точки мира ни один из двух термометров не показывает нуль при таянии льда, потому что высота над уровнем моря ни 0, ни 5км). Точно так же должно обстоять дело с измерением нулевой энергии.
ОТО не работает в масштабах галактик и выше без огромной поправки в виде тёмной материи. КТП не работает без виртуальных частиц, которые могут передавать реальным частицам свой импульс, но не могут проявить свою массу и сжать Вселенную в одну чёрную дыру. Поэтому нет основанной на этих теориях работающей теории квантовой гравитации, не решается проблема космологической постоянной (уже переменной из-за открытия DESI), чёрные дыры испаряются и возникает информационный парадокс.
А что если чёрные дыры не испаряются? Тогда нет и информационного парадокса. Есть исследования, которые, наоборот, показывают постоянный рост масс ЧД в давно сформировавшихся галактиках, где уже нет питающей их материи. Значит, для роста масс ЧД должен существовать ещё один, дополнительный источник материи.
Им может быть тот же источник, благодаря которому Вселенная ускоренно расширяется. Это 4-мерное пространство, в которое вложена наша (и не только) Вселенная, и из которого в неё постоянно и повсеместно поступают новые кванты вакуума. Вот только ведут себя они по разному в разных условиях. В обычном пространстве они уплотняют собой вакуум и побуждают его расширяться во все стороны, а на границе и внутри ЧД, где плотность вакуума резко снижена, некоторые его новые кванты получают дополнительное время для... превращения в кванты материи, в фотоны. Они в итоге попадают в сверхплотное ядро чёрной дыры и увеличивают её массу, как это наблюдается.
То есть что-то кроме голографического принципа вы решили не трогать. Тут недавно статья по теме вышла, что информация вероятно может храниться в виде дефектов пространства-времени:
Всё что имеет энергию/массу, исходя из решений ТО, пренепременно искажает пространство-время, следовательно любая частица оставляет после себя некоторый трек искажений. И если пространство не имеет каких-то дополнительных приколов в теории эти изменения так и остаются "записанными". При попадании частицы на ЧД инорфмация о ней остаётся в этих треках искажений, что позволяет рассчитать информацию об этой частице.
Экспериментально мы это конечно же пока не можем проверить - чувствительности приборов не хватит, ибо дефекты будут ещё слабже гравитационных волн.
Интересно.
По теме : информация в чёрных дырах девается туда же куда и при уничтожении HDD. А если серьёзно, нет ни парадокса ни точной информации, что такое чёрная дыра, что такое информация, и существует ли это на самом деле или это квази сущность нашего воображения.
Тот случай, когда промолчать с критикой - не вариант.
Во первых, закона сохранения информации не существует. Это лишь эмпирическое наблюдение, без теоретической базы.
Во вторых, обратимость во времени, в нашей Вселенной, нарушается. Хотя бы на примере несчастных нейтрино, которые люто и беспощадно осцилируют.
В третьих, что это за пары "частица-античастица", которые у вас имеют " В сумме ноль массы и энергии"? Вы путаете неопределеноость энергии, в пределах которых виртуальные частицы могут рождаться. Это избыток энергии, который "берётся в долг" из вакуума. А пара частица-античастица являются РЕАЛЬНЫМИ, которые вытягиваются из виртуального пространства за счёт массы ЧД. Это гипотеза, и теоретической базы твёрдой не имеет. Вообще, почти всё свойства ЧД - гипотезы. Это нормально.
В четвёртых, вся материя НИКОГДА не попадает в саму ЧД. За сингуляргостью пространства нет. И гравитировать тогда было бы нечему. Всё частицы остаются в нашей Вселенной, и каждая частица, попавшая в ЧД, всё так же продолжает гравитационно взаимодействовать со всеми частицами Метагалактики. Это официальная позиция науки, с которой в научном сообществе имеется консенсус.
В пятых, закон сохранения информации заведомо не работает. Квантовые числа не сохраняются. Потому что... Куда делать всё чертова антиматерия, которой было поровну с нашей "обычной "?
То есть, всё парадоксы - лишь подсвечивают аспекты познания, где наши модели противоречат реальности, и только.
Это официальная позиция науки, с которой в научном сообществе имеется консенсус
Лет 50 назад консенсус поменялся на противоположный. Реальные ЧД в нашей Вселенной постоянно растут и при этом захватывают вещество, тупо двигая свой горизонт событий вперёд.
Остальное у вас примерно на этом же уровне.
А теперь по русски. Горизонт событий движется. И что? Всё равно всё вещество остаётся за границей сингулярности. Потому что пересечение сингулярности означало бы изъятие материи из Вселенной. и тк известно, что масса у ЧД имеется, значит, материя остаётся в нашем пространстве. С ростом ЧД просто расширяется граница, где пространство отсутствует. Материя же оказывается в слое между сингулярностью и горизонтом событий.
... Неуверен, поняли ли мы друг друга 😅
пересечение сингулярности означало бы изъятие материи из Вселенной
Простите, а какая религия запрещает изъятие материи из Вселенной?) Наука точно не запрещает:)
Строго говоря, у ЧД есть не масса, а энергия (в эйнштейновском смысле, е = эм це квадрат). И эта энергия заключена в конфигурации гравитационного поля вокруг ЧД (но не внутри). Когда две ЧД сливаются, часть энергии улетает в виде грав. волн, и масса слившейся ЧД обычно процентов на 5% меньше суммы масс двух исходных. Но из-под горизонта, разумеется, ничего не "достают", эта энергия берётся из конфигурации поля вокруг.
Материя же оказывается в слое между сингулярностью и горизонтом событий
Оттуда её не достать, а ЧД продолжает воздействовать на окружащее её пространство из-за того, что типа "поглощённая" ЧД масса успела сформировать ("искривить" пространство-время) до своего "поглощения" ЧД - это напоминает "загробную жизнь" - информационное воздействие от умерших формируется в момент их жизни, а когда они "уходят под горизонт событий землю, то есть в "мир иной", то хотя от них уже никакой информации не поступает, они, через созданную ими при жизни информацию, влияют на жизнь живых людей.
А окончательное "испарение ЧД" напоминает "страшный суд", когда все "ушедшие в мир иной" воскресают.
Совпадение? Поди.
А можно ли вообще упасть в ЧД? Ведь для стороннего наблюдателя ЧД испаряется за конечное время, а объект падает бесконечно долго. Может по мере приближения к ЧД для падающего объекта она начинает испаряться всё быстрее и быстрее?
Ну должно же быть во вселенной что-то такое, что поддерживает баланс хаоса и порядка. Что-то такое, типа анти-материи, инвертированного нейтрона, у которого все свойства противоположны ему. Не излучает, поэтому нет и привычной гравитации, то, что у нейтрона огранично внутри, у него неограничено снаружи, не расширяет своё внешнее пространство, структурируя его своим излучением, и не притягивает при этом себе подобных, а наоборот, не имеет массы, как мы её привыкли себе представлять, распространяет не от себя, а к себе антиволны, которые взаимодействуют только с другими чёрными дырами, причем с силой, прямо пропорциональной квадрату расстояния, расталкивая их со своими галактиками, вращается в другую сторону, закручивая свои галактики в спирали, поглощает пространство и энергию у фотонов, выдирая из него всё, что утратило свои связи, перемалывая и возвращая в свой центр, который у нас далеко на окраине. Ну такая помойка для ненужной отработанной материи, годной только на переработку. Как всё вычистит, можно будет инвертироваться обратно и взорвать всё, как обычно бывает у них там.
Информационный парадокс чёрных дыр: куда в них исчезает информация, и исчезает ли вообще?