Главная » Hi-News » «Звуковая черная дыра» поможет решить парадокс, сформулированный Стивеном Хокингом

«Звуковая черная дыра» поможет решить парадокс, сформулированный Стивеном Хокингом

Когда-то в их существование мало кто верил. Черные дыры до сих остаются одними из самых загадочных объектов во вселенной. Вопрос заключается в том, как изучить то, что находится на расстоянии миллионов световых лет от нашей планеты? И то, что они имеются в реальности, описывалось лишь в различных физических моделях. Но что такое «звуковая черная дыра»? Возможно, ответ на него сможет дать «звуковая черная дыра», которая также поможет решить и один из парадоксов, возникших еще при исследованиях Стивена Хокинга. Давайте разбираться.

Еще в 1974 году Стивен Хокинг выдвинул предположение о том, что черная дыра на самом деле не черная. Для начала нам нужно немного окунуться в историю. Хокинг при этом предполагал, что структура пространства-времени на горизонте событий будет испытывать «квантовые колебания». Ее черный цвет обусловлен тем, что гравитация в области горизонта событий настолько сильна, что даже лучи света не могут преодолеть это воздействие. То есть в этот момент пары частиц и античастиц могут освобождаться от воздействия гравитации и появляться по обе стороны от горизонта событий.

Благодаря «квантовым колебаниям», рождающиеся из вакуума черной дыры пары частица-античастица возникают вблизи горизонта событий черной дыры и одна из них «падает» внутрь черной дыры, а другая «улетает». Этот процесс был назван «Излучением Хокинга». Другими словами, черные дыры теряют энергию при излучении. Из закона сохранения энергии следует, что «упавшая» за горизонт событий частица должна обладать отрицательной энергией, в то время, как «улетевшая» должна обладать энергией положительной. Они медленно испаряются и сжимаются, в конечном счете полностью исчезая.

В чем заключается парадокс черных дыр

Это означает, что испаряющаяся черная дыра разрушает информацию, а квантовая физика основывается на предпосылке, что информация никогда не теряется. Проблема в том, что, согласно расчетам Хокинга, излучение черной дыры будет случайным. Это и есть главный парадокс, заключенный в исследовании природы черных дыр.

Также интересно: «Первая в истории настоящая фотография черной дыры»

Что такое «Звуковая черная дыра»

Звуковой горизонт — это, грубо говоря, аналог горизонта событий, применяемый к звуковым волнам с той лишь разницей, что в черных дырах в качестве единицы измерения скорости используется скорость света, а в «звуковых черных дырах» — скорость звука. Много лет назад физик-теоретик Билл Унру утверждал, что идеи Хокинга о горизонтах событий черных дыр должны также применяться к «звуковым горизонтам».

В том же году удалось обнаружить и аналог Излучения Хокинга. В 2016 году Джефф Штайнхауэр из Техниона (Израильского технологического института) в городе Хайфе, Израиль, в одном из экспериментов воссоздал условия для возникновения того самого «звукового горизонта», ускоряя жидкость из атомов рубидия-87 до сверхзвуковой скорости. Квантовые единицы звука, названные фононами, появлялись парами, и один фонон направлялся по течению движущейся жидкости, в то время как другой уходил вверх по течению и «убегал».

В своей новой работе Штайнхауэр и трое его сотрудников обнаружили, что их звуковое излучение не несет информации. Теперь, спустя три года, усовершенствованный аппарат позволил «проверить предсказания Хокинга».

Тепловая форма спектра говорит о том, что излучение Хокинга не несет никакой информации. «Открытие дает нам намеки на информационный парадокс. Таким образом, мы должны искать информацию в другом месте, чтобы решить его.»


Сравнение «звуковой» и «космической» черных дыр

Новые данные подтверждают, что в случае с жидкостью, течение которой, как известно, непрерывно, парадокс все еще сохраняется, так как энергия «звуковой черной дыры», уменьшаясь, приводит к потере информации. Ключевой вопрос заключается в том, можно ли рассматривать пространство-время на горизонте событий черной дыры как непрерывное.

Наличие «прерываемого» течения времени в области горизонта событий могло бы объяснить парадокс, связанный с потерей информации, ведь в этом случае пары частиц, образующиеся в результате Излучения Хокинга, не исчезают бесследно, а просто «переходят на другой уровень» пространства-времени. Но есть большая загвоздка: условие, выполнимое для жидкостей, может не работать для пространства-времени, которое не обязательно может иметь непрерывный ход в области горизонта событий черной дыры.

Таким образом, если удастся смоделировать «прерывистое» течение в рамках экспериментов со «звуковой черной дырой», мы сможем разрешить парадокс, связанный с исчезновением информации, возникающей в области горизонта событий черных дыр.

Обсудить эту и другие новости вы можете в нашем чате в Телеграм.





Оставить комментарий

Ваш email нигде не будет показанОбязательные для заполнения поля помечены *

*

x

Это интересно

Ученые придумали, как добывать энергию из холода

После паровых машин и эпохи продуктов нефтепереработки и двигателей внутреннего сгорания, люди придумали, как использовать энергию солнца. На протяжении всей своей истории человечество регулярно искало новые источники добычи энергии. Но практически все это, если так можно выразиться, «горячие» процессы. Активно ...

Самые радиоактивные места на Земле

Это вызвало тревогу как на территории нашей страны, так и за рубежом. 8 августа, чуть больше месяца назад, на военном полигоне в Архангельской области произошел взрыв ракетного ускорителя, повлекший за собой повышение уровня радиации. Это означает, что скорее всего на ...