О проекте
Нас блокируют. Что делать?

Зарегистрироваться | Войти через:

Дело 12 июня | Дело 26 марта | Политзеки | Свобода слова | Акции протеста | Украина
Читайте нас:

статья Американский физик придумал, как сбежать из черной дыры

Максим Борисов, 01.03.2006
Черная дыра. Изображение с сайта www.uic.nnov.ru/~ini/3.html
Черная дыра. Изображение с сайта www.uic.nnov.ru/~ini/3.html
Реклама

Когда речь заходит о черных дырах, обычно следует утверждение, что ничто материальное, даже свет, не в силах покинуть пределы их "горизонта событий", то есть пересечь в обратном направлении некую нематериальную границу подобных объектов-сингулярностей (у черных дыр, разумеется, нет твердой поверхности). Однако это не совсем правильно, поскольку присутствует и так называемое излучение Хокинга (или радиация Хокинга), обусловленная рождением виртуальных пар частиц вблизи горизонта событий. Одна из таких частиц "сваливается" назад в черную дыру, ну а другая в принципе может и выскользнуть из-под горизонта событий и вернуться обратно в наш мир (конечно, когда мы говорим о "присутствии" подобной радиации, мы помним, что даже существование самих черных дыр все еще остается под вопросом, так что это все только в теории...). Получается, что черные дыры постепенно испаряются и со временем могут вообще исчезать.

С тех пор, как Стивен Хокинг (Stephen Hawking) смог показать, что черные дыры способны вот так испаряться, многие теоретики стали задаваться вопросом, что же на самом деле реально может покинуть черную дыру подобным образом - один лишь "информационный мусор" или же что-то более интересное? Утверждения о том, что все свойства черной дыры описываются всего лишь тремя параметрами - массой, электрическим зарядом (в реальных условиях он вскоре должен стать равным нулю) и угловым моментом, - еще какое-то время назад воспринимались как поистине фундаментальные (остальные особенности падающего вещества должны были стираться, ведь, по выражению известного теоретика Джона Уилера (John Wheeler), "черные дыры не имеют волос". Однако если теория относительности заставляет считать, что информация о веществе и энергии, поглощенных черной дырой, будет утрачена, то квантовая механика все-таки вынуждает искать для информации пути спасения. Даже сам Хокинг в конце концов изменил свой взгляд на этот предмет (это случилось пару лет назад) и стал считать, грубо говоря, что закинутое в черную дыру собрание Британской энциклопедии не исчезнет бесследно - состояние чудовищного объекта будет иным по сравнению с тем, что случилось бы, если б туда забросили адекватное по массе количество кирпичей...

И вот в исследовании, опубликованном 14 февраля в научном журнале Physical Review Letters, профессор Сет Ллойд (Seth Lloyd), физик из Массачусетского технологического института (MIT), известный своими неординарными "информационными" аналогиями, применяемыми к различным космическим объектам и даже ко всей Вселенной в целом ("Вселенная вычисляет сама себя"), не только вознамерился продемонстрировать возможность ускользания из черной дыры квантовой информации, но и рискнул утверждать, что эта информация может быть содержательной, то есть по ней в принципе можно восстановить всю длительную историю взаимодействий частиц в окружающей Вселенной. Речь идет о так называемой "модели проекции на конечное состояние" (final state projection model). Статья, соответственно, называется "Almost Certain Escape from Black Holes in Final State Projection Models" (Phys. Rev. Lett. 96, 061302 (2006)).

Утверждение Ллойда - это своего рода "информационное спасение" для всего мира, поскольку перспектива испарения в будущем "накопивших информацию" черных дыр грозит нам всем потенциальной потерей "памяти Вселенной", ну а для физиков подобная перспектива очень неприятна самоочевидной противоречивостью ("информационный парадокс"). Тут можно и испугаться, ведь Ллойд считает, что если уж подобное должно случиться на заключительной стадии существования Вселенной, то "юридически" подобная "информационная катастрофа" может проявляться и в более привычных нам всем условиях - конечно же, на квантовомеханическом уровне.

Вся проблема в том, что ряд выводов, следующих из довольно спорной "проекции конечного состояния", вообще-то говоря входят в явное противоречие с общепринятыми теориями. И едва ли не основная "загвоздка" в том, что в этой модели информация для того, чтобы покинуть черную дыру, должна передаваться со скоростями, формально превосходящими скорость света. Но в награду за такую "ересь" модель проекции конечного состояния испаряющейся черной дыры, эксплуатирующая идею "сбегающей" квантовой информации, позволяет сохранить внутреннее теоретическое единство и может даже вполне последовательно описывать ход энтропийных процессов у горизонта событий черной дыры. Отмечается, что идеи "модели проекции конечного состояния " и "убегающей квантовой информации" возникли еще в 1960-х гг., однако всерьез их начали рассматривать лишь в 1980-е. Впрочем, попытки ряда физиков найти приемлемые варианты описания "сверхсветового побега" квантовой информации из черных дыр по понятным причинам воспринимались в среде их коллег весьма скептически.

Даже Ллойд признает, что ему трудно смириться с мыслью о "квантовых битах", двигающихся со сверхсветовыми скоростями (впрочем, надо думать, теорию относительности в данном случае все-таки не придется переписывать, скорее всего, будущие теоретики воспользуются какой-нибудь новой уловкой). "Я признаю, что это уж слишком сильное "лекарство": допустить, что что-либо может двигаться со скоростью, превышающей скорость света", - говорит Ллойд. Однако он настаивает, что его вычисления все-таки продемонстрировали, что это вполне возможно. В процессе, похожем на уже ставшую всем привычной "телепортацию" квантовых частиц, квантовая информация из черной дыры тоже как бы "спутывает" (entangles - это уже широко распространившийся термин из области "телепортации") себя с излучением Хокинга. И в процессе квантового испарения черной дыры информация сохраняется главным образом в этой самой радиации. Согласно Ллойду, его вычисления показали, что точность убегающей квантовой информации составляет порядка (8/3 π)2. Это означает, что если Ллойд все-таки прав, то в среднем около половины бита информации теряется, причем независимо от того, сколько всего битов сумело избежать "объятий" черной дыры.

Ллойд считает, что все это может стать весьма существенным при создании будущей теории квантовой гравитации: "Мы можем постичь суть квантовой гравитации, изучая то, как происходит переработка квантовой информации, а в качестве одного из таких обменивающихся информацией объектов может выступать испаряющаяся черная дыра. Эта новая работа являет собой пример применения методов квантовой информации к квантовой гравитации с тем, чтобы вернуть кое-что назад [т.е. из гравитационных сетей черной дыры]".

Помимо того, что Ллойд считает черные дыры верными помощниками физиков в деле создания теории квантовой гравитации, он еще и надеется на то, что "проекция конечного состояния" выявит работу черных дыр в качестве продвинутых квантовых компьютеров. При этом программы для таких компьютеров в черную дыру можно будет закладывать материей или энергией, посылаемыми особым образом, ну а после "обработки данных" такие монструозные "калькуляторы" будут радовать нас результатами своих вычислений, выдавая их прямиком через хокинговское излучение. "Пока мы еще не знаем, как реально программировать черную дыру, но когда-нибудь мы, возможно, этому научимся - тогда, когда побольше узнаем о квантовой гравитации", - говорит он.

Источник:
Hitching a Ride Out of a Gluttonous Black Hole - PhysOrg.com

Ссылки:
Информационный парадокс черных дыр слегка распутан - "Элементы"
Almost Certain Escape from Black Holes - Seth Lloyd (arXiv.org: quant-ph)
Information Loss in Black Holes - Stephen Hawking (arXiv.org: hep-th - Phys.Rev.)
Role of Various Entropies in the Black Hole Information Loss Problem - Th.M. Nieuwenhuizen, I.V. Volovich (arXiv.org: hep-th)
Вселенная как "гигантский компьютер" - Scientific.ru
Сингулярный компьютер - "В мире науки"
Черные дыры, но не те, которые мы знаем - InoPressa.ru
Физика черных дыр - "Астронет"
Американский физик придумал, как сбежать из черной дыры - "Элементы" - "Дневники" (обсуждение)

Максим Борисов, 01.03.2006


новость Новости по теме
Фото и Видео

Реклама

Выбор читателей