Известный британский астрофизик Стивен Хокинг, несмотря на преклонный возраст (73 года) и тяжелую болезнь — боковой амиотрофический склероз, приковавшую его к инвалидному креслу, продолжает вести активную исследовательскую работу, делать научные открытия и высказывать гипотезы, которые расходятся по всему миру.
Вот и накануне, выступая на научной встрече в Королевском технологическом институте в Стокгольме, он привлек внимание к давно интересующей его теме процессов, происходящих у границ черных дыр.
Одной из главных проблем, стоящих перед современными физиками-теоретиками, является так называемый информационный парадокс черной дыры.
Он сводится к вопросу о том, что происходит с информацией о состоянии вещества, падающего на черную дыру: теряется она бесследно или нет?
Согласно общей теории относительности, любая информация об объекте, падающем в черную дыру, теряется безвозвратно после того, как вещество упало за пределы так называемого горизонта событий. Иллюстрацией этого является утверждение о том, что две черные дыры одинаковой массы без заряда и спина неотличимы друг от друга. Иначе говоря, не имеет значения, что упало на нее, — информация об объекте будет безвозвратно утеряна.
Поэтому, как говорят физики, «у черной дыры нет волос», то есть все дыры одинаковой массы тождественны.
Однако это противоречит законам квантовой механики, утверждающим, что информация никуда не исчезает. Принципы квантовой механики гласят, что информация о материи должна парить где-то во Вселенной, даже если вещество пропадет в черной дыре.
Хокинг, работая с коллегами из Кембриджского и Гарвардского университетов, пришел к выводу, что квантово-механическая информация о материи не исчезает в недрах черной дыры. На встрече, где собрались 32 известных физика-теоретика из разных стран, Хокинг заявил,
что эта информация кодируется в двухмерную голограмму у границы черной дыры — в горизонте событий.
Согласно современным представлениям, черные дыры — это формально гипотетические сверхплотные объекты, чью гравитацию не могут покинуть даже фотоны света, образующиеся при коллапсе звезд.
«Информация не собирается внутри черной дыры, как можно было бы подумать, а остается на ее границе — горизонте событий», — заявил Хокинг. По мнению ученого, информация о падающем объекте продолжает храниться в форме так называемых супертрансляций. «Идея в том, что супертрансляции — это голограмма падающих частиц. Они содержат всю информацию, которая в противном случае могла быть потеряна», — сказал Хокинг.
Эта информация излучается в виде квантовых флуктуаций, которые порождает черная дыра, хотя и «в хаотичной, бесполезной форме». «Для всех практических целей эта информация бесполезна», — добавил он.
В ходе своего выступления Хокинг предположил, куда на самом деле может деваться вещество, проваливающееся в черную дыру, — в параллельные Вселенные. «Черная дыра должна быть большой, и если она вращается, то может иметь проход в другую Вселенную. Но вам не удастся вернуться в нашу Вселенную. И хотя я мечтаю о космическом полете, я бы не стал этого пробовать, — пошутил ученый. — Если вы чувствуете, что попали в черную дыру, не сдавайтесь, выход есть!»
В 1975 году Хокинг разработал теорию, согласно которой черные дыры могут испаряться за счет постоянного рождения у ее границ элементарных частиц, преимущественно фотонов. Сначала Хокинг считал, что это излучение не несет информации из недр черной дыры, но в 2004 году допустил такую возможность.
Новая гипотеза ученого гласит, что излучение Хокинга может содержать часть информации, хранящейся у горизонта событий, и вырываться из окрестностей черной дыры — правда, в «бесполезном, хаотичном виде».
«Главная мысль лекции в том, что черные дыры не такие уж черные, как их рисуют. Это не вечные тюрьмы, как кто-то мог подумать. Материя может вырываться как за пределы черной дыры, так и в другие Вселенные», — пояснил астрофизик.
Чтобы представить себе сложность понятий и терминов, которыми на самом деле оперируют авторы работы, достаточно привести понятие «супертрансляций», упомянутых Хокингом, которое приводится в одной из статей по теории гравитации:
«Группа супертрансляций есть бесконечномерная абелева подгруппа бесконечномерной группы асимптотических симметрий асимптотически плоских искривленных многообразий в обычной гравитации».