Математики опровергли исчезновение информации в черной дыре

ESO/M. Kornmesser

Информация в черных дырах не исчезает, как считалось ранее. К такому выводу пришли профессор Деян Стойкович (Dejan Stojkovic) и его аспирант Аншул Саини (Anshul Saini) из Университета Буффало. Исследование было опубликовано в журнале Physical Review Letters, кратко ознакомиться с ним можно сайте Университета Буффало.

Единственным параметром невращающейся, незаряженной черной дыры является ее масса. Согласно квантовой теории, черная дыра испускает из себя потоки элементарных частиц. Это явление называется «излучением Хокинга». Когда некое тело попадает в черную дыру, то масса черной дыры изменяется. Через какое-то время, вследствии излучения Хокинга, черная дыра возвращается к исходной массе. Так как излучение Хокинга предполагается хаотично-тепловым, а сама черная дыра в итоге не меняется, то информация о теле считается утраченной. 

На математическом языке квантовой механики это означает преобразование матрицы плотностей чистого состояния квантовой системы (состояния тела до попадания в черную дыру) в матрицу плотностей смешанного состояния квантовой системы (состояния излучения Хокинга) неунитарно (то есть не сохраняющим норму). Что и говорит о потере информации. 

В новом исследовании были проанализированы корреляции между частицами в излучении Хокинга. Ранее считалось, что они достаточно малы и не вносят существенного вклада в норму матрицы. Вычисления Стойковича и Саини показали, что это не так. Корреляции малы в начале, однако со временем они достигают такого же порядка, что и диагональные элементы матрицы плотности. Более того, авторы утверждают, что в работе была явно установлена унитарность преобразования старого состояния в новое.

С тех пор, как в 1970-ых Стивен Хокинг сформулировал «информационную проблему черных дыр», накопилось не мало подходов к разрешению этого парадокса. Согласно одному из них, информация теряется и переживать по этому поводу не стоит. Противоречие с квантовой механикой снимается утверждением, что квантово-механическая теория просто неприменима в случае сверхсильных гравитационных полей. Согласно другому, информация «убегает» в самый последний момент существования черной дыры. Третий подход предполагает, что информация «утекает» и «складируется» в альтернативной Вселенной. Также существует мнение, что вся информация скапливается в частицах планковского размера. Если работа Стойковича и Саини будет принята физическим сообществом, то это будет важным шагом на пути согласования квантовой механики, термодинамики и общей теории относительности.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.