Чёрные дыры обладают прекрасной памятью

Группа учёных во главе с профессором Самиром Матуром (Samir Mathur) из университета Огайо (Ohio State University) разработала новую теорию строения чёрных дыр, разрешающую давно мучающий физиков "информационный парадокс".

Согласно классической модели чёрной дыры — абсолютно неважно, из чего она была построена: протоны и электроны в любой пропорции, газ, планеты или звёзды. Чудовищное тяготение превращает весь этот материал в некую абсолютно однородную структуру. Та же участь ждёт и вещество, попадающее в чёрную дыру уже после её создания.

Таким образом, по принятой сейчас версии, все чёрные дыры внутри совершенно одинаковы и отличаются лишь массой, а также диаметром так называемого горизонта событий, в пределах которого ничто не может покинуть чёрную дыру. По вычислениям знаменитого физика Стивена Хоукинга (Stephen Hawking), выходило, что попавшая в чёрную дыру частица никак на неё не влияет. За исключением соответствующего увеличения массы, разумеется.

Но эта теория породила противоречие с одним из законов квантовой механики — законом обратимости. Он гласит, что теоретические вычисления должны быть в состоянии проследить любой процесс, включая тот, что порождает чёрную дыру, назад к условиям, которые "запустили" его.

Если все чёрные дыры одинаковы, то никакая чёрная дыра не может быть, даже теоретически, прослежена назад к её уникальному началу, и любая информация о частицах, которые создали дыру, потеряна навсегда. Матур усомнился в таком положении вещей и призвал на помощь широко известную теорию струн, согласно которой все фундаментальные частицы состоят из объектов, именуемых струнами.

Струны могут переплетаться, свиваться кольцами, образовывать спирали и вообще — вести себя самым загадочным образом. А мы в нашем масштабе воспринимаем эту "игру" струн, как частицы, составляющие мир. Физик вычислил, как поведут себя струны, объединённые в очень массивный и протяжённый объект, своего рода гигантскую "элементарную частицу". На поиск решения у него ушло несколько лет.

В работе Матуру помогала интернациональная бригада: Олег Лунин (Oleg Lunin), Ашиш Саксена (Ashish Saxena) и Йогеш Шривастава (Yogesh Srivastava). Оказалось, что струны могут формировать весьма сложную упругую и эластичную структуру большой протяжённости.

Но насколько эта схема соответствует реальности? Постепенно наращивая массу вещества в своей модели Матур "получил" в конце концов чёрную дыру. И что интересно — по диаметру она оказалась в точности соответствующей поперечнику горизонта событий для дыры той же массы, но рассчитанной по классической модели.

Новая структура чёрной дыры получила название "Пушистый клубок" (fuzzball).
В разных чёрных дырах этот клубок может иметь самые разнообразные формы — словно миллионы лиц или художественных полотен. Чёрные дыры, по версии профессора Матура, уникальны и неповторимы.

Это значит, что в чёрных дырах ничего не растворяется бесследно, но в запутанном переплетении струн остаётся информация о частицах, породивших космического монстра.

Интересно, что информационный парадокс в 2000 году был включён под номером восемь в десятку главных проблем физики, стоящих перед ней в третьем тысячелетии. Некоторые учёные даже делали ставки: сохраняется информация в чёрной дыре, или нет. Едва ли они думали, что отгадка будет найдена так скоро. Впрочем, физики, проигравшие пари, всегда могут сказать, что Матур ошибся, и предложить ещё какую-нибудь теорию.

Membrana