Как это работает: смерть в чёрной дыре
Представим что мы попали в чёрную дыру. Сначала туда проваливаются Ваши ноги, но при этом Вам кажется что что-то изменилось, но нет ни боли, никаких-либо видимых изменений. Но, в конечном счёте, сила тяжести в Ваших ногах будет настолько сильнее силы тяжести в голове, что Вас растянет, как пластилин. По крайней мере, именно такую картину нарисовали физики, после того, как Эйнштейн предложил свою теорию относительности в 1915. За прошлые несколько лет появились новые возможности для Вашего несвоевременного конца.
Мысленные эксперименты пытаются решить парадокс, который физик Стивен Хокинг обрисовал в общих чертах в 1970-х. Он показал, что в их текущих формах, два главных столпа физики - квантовая механика и теория относительности - не могут одновременно быть верными около и в чёрных дыр. Теория относительности управляет тем, как ведут себя крупные объекты, в то время как квантовая механика управляет тем, как ведут себя очень крошечные объекты. В большей части вселенной физики могут выбирать, какой свод правил применять в данном конкретном случае - общая теория относительности подходит для галактики, квантовая механика для ускорителя частиц, но чёрная дыра является одновременно и очень крупным, и очень малым объектом.
И именно это делает эту загадку настолько интересной. Если физики смогут решить загадку смерти в чёрной дыре, они станут намного ближе к слиянию этих двух столпов в единственную теорию квантовой силы тяжести. В конечном счёте, физики ищут теорию, которая объединяет силы вселенной.
Информационный парадокс.
Текущие дебаты вращаются вокруг того, что чёрные дыры делают с запутанными частицами - объектами, свойства которых связаны с законами квантовой механикой, когда одна из них попадает на горизонт событий. Это сродни рассмотрению судьбы человека, но больше интригует физиков. Вы можете думать о частицах как о паре игральных костей: когда катят одну, другая катится сама таким образом, что их сумма всегда равняется семи. Каждая частица также может быть связана только с единственным партнёром - физики называют их "моногамными".
А теперь три способа смерти в чёрной дыре, которые сейчас рассматривают ученые.
1. Традиционное представление.
Картина.
Согласно теории относительности, ничто не может избежать чёрной дыры, таким образом, она должна становиться крупнее и крупнее. Но в 1970-х Стивен Хокинг указал, что благодаря странностям квантовой механики, материя может ускользнуть из чёрной дыры. Квантовая механика утверждает, что пары частиц постоянно заскакивают в бытие и немедленно самоуничтожаются в ней. Когда пара формируется на горизонте событий, она можно попасть в чёрную дыру, в то время как другие могут ускользнуть прочь вместо того, чтобы исчезнуть в чёрной дыре. Такие частицы эффективно уносят материю, и, в конечном счёте, чёрная дыра должна полностью испариться.
Недостаток.
Эта маленькая квантовая полезная мощность, которая называется излучение Хокинга, имеет большее значение, чем кажется. Эти частицы связаны между собой, как волшебные игральные кости, которые всегда в сумме показывают семь. Как только выжившая частица теряет своего партнёра в горизонте событий, она связывает себя с новой. Но, согласно теории относительности, частица в горизонте событий не знает, что что-то изменилось, таким образом, она всё ещё думает, что счастливо связана со своим партнёром. Существует проблема единобрачия, потому что выживающий партнёр теоретически не может быть связан и с новой частицей, и со старой.
2. Представление "фаерволл".
Картина.
В 2012 году исследователи в Калифорнийском университете в Санта-Барбаре предложили решение проблемы единобрачия. Что, если выживающий партнёр разрывает свою связь с оригинальным партнёром, когда эта частица исчезает в горизонте событий? Развод частиц сохранял бы основы квантовой механики в силе. Фаерволл появлялся бы только вне горизонта событий, потому что каждый разрыв связи создаёт небольшой взрыв энергии. Суммарно энергия создаёт стену огня, которая сжигает всё, что попадает на горизонт событий.
Недостаток.
Чтобы построить фаерволл, физики должны были отойти от одного из оригинальных свойств чёрной дыры: то, что наблюдатель, попадающий на горизонт событий, чувствует, что ничего не меняется - принцип, известный как "no drama". Теория фаерволла мучает многих физиков, но большинство соглашаются, что такой сценарий полезен для изучения обособленных проблем квантовой механики, касаемо чёрных дыр. Даже Полчинский, один из авторов теории фаерволла, соглашается, что это не окончательный ответ.
3. Представление "червоточина".
Картина.
Два физика из Принстона и Стэнфорда предложили другое возможное решение вопроса смерти в чёрной дыре. Что, если два партнёра выживающей частицы - старый в горизонте событий и новый снаружи - были фактически одной и той же частицей? Что, если умирающий партнёр столкнулся с червоточиной в чёрной дыре, которая позволила ему появиться где-то в другом месте? Выживающая частица могла соединиться с ним, думая, что нашла нового партнёра, в то время как умирающая частица не заметила бы, что что-то изменилось (кроме обнаружения себя в другой части вселенной).
Недостаток.
Червоточина предлагает на вид чистое решение парадокса, но если рассматривать вопрос со стороны квантовой механики, то можно заметить, что теория разрушает большую часть правил.
Чёрная дыра не Вашей галактики.
Все особенности, описанные здесь, являются теориями, и их невозможно применить для суперкрупных чёрных дыр, которые располагаются в центре Млечного пути и других больших галактик. Этим квантовым чёрным дырам нужна стабильная, изолированная окружающая среда. Плюс, проявление их квантовых механических свойств может занять больше времени, чем возраст вселенной. Другими словами, если Вы попадете в чёрную дыру Вы умрете не раньше чем умрет сама вселенная, и всё это время Вы будете живы. Но как будет выглядеть Ваша жизнь никто сказать пока не может.
http://muz4in.net/news/kak_ehto_rabotaet_smert_v_chjornoj_dyre/2015-08-03-38979