Вaлентин Юрковский (jorkoffski) wrote,
Вaлентин Юрковский
jorkoffski

Categories:

Черные дыры, вокруг и около (9). Как доказываются физические теории

Оригинал взят у schegloff в Черные дыры, вокруг и около (9). Как доказываются физические теории
Итак, стараниями Сасскинда в 1993 году у черных дыр появился "растянутый горизонт":

Единственный способ, совместимый с законами физики, — допустить, что непосредственно над гори­зонтом существует некий чрезвычайно горячий слой, возможно, толщиной не больше планковской длины. Я признался Джону и Ларусу, что не представляю в точности, из чего этот слой может со­стоять; но объяснил, что наличие энтропии у черной дыры подразумевает, что этот слой должен состоять из крошечных объектов, скорее всего, не больше планковского размера. Горячий слой будет впитывать все, что падает на горизонт, подобно тому как капля чернил растворяется в воде.

Именно доклад Сасскинда с изложением этой идеи [исторический момент, Сасскинд пишет, что до сих пор помнит, как произносил первые слова своего выступления] привел к шокирующим результатам голосования на конференции в Санта-Барбаре 1993 года (39 голосов из 79 за "информация уходит с хокинговским излучением"). Еще за день до этого большинство участников склонялось к версии Хокинга ("информация теряется в черной дыре"), однако идея "дополнительности" оказалась "глотком свежего воздуха" в теме информационного парадокса.



Но несмотря на первую победу, идея Сасскинда оставалась всего лишь идеей. Требовалось создать "растянутый горизонт" на деле, воплотить слова в уравнения; только тогда решение парадокса могло считаться окончательным. Сохранение всей информации, упавшей в черную дыру, в тонком [предельно тонком, в одну планковскую длину] слое над ее горизонтом выглядело парадоксальным: как может слой размерами R^2 сохранить информацию о содержимом объекта (черной дыры) размерами в R^3? Первое, что сделал Сасскинд в обоснование своего решения, было доказательство "теоремы Сасскинда":

максимальное количество информации, которое может содержаться в любой области про­странства, не превышает того, что можно записать на границе об­ласти, сохраняя не более четверти бита в одной планковской площади

Доказательство элегантно использовало свойства все тех же черных дыр. Чтобы записать информацию, нужно набить область пространства какими-нибудь частицами; они имеют массу; максимальная масса, которую можно запихать в пространство - это масса черной дыры с горизонтом по его границам (запихаешь чуть больше - горизонт вылезет за границы). А количество информации, содержащееся в черной дыре, было вычислено еще в 1972 году Беккенштейном, и оказалось строго пропорциональным поверхности черной дыры [математика там чисто школьная, и основана на идее, что один бит дополнительной информации, "загружаемый" в черную дыру, представляет собой фотон с длиной волны в ее диаметр]. Распишитесь в получении: "планковский" слой на горизонте черной дыры может содержать всю информацию о том, что в нее попадало.

Но одной этой "теоремы" было недостаточно, чтобы убедить весь научный мир в реальности "растянутого горизонта". Идеи в научном мире ничего не стоят; для получения признания они должны быть подкреплены мощной рекламной кампанией. Требовалось громкое событие, способное привлечь всеобщее внимание - экспериментальное (по понятным причинам, невозможное) или теоретическое. Сасскинд приводит примеры двух таких "теоретических событий":

Математический результат, особенно если он неожиданный, тоже может послужить таким катализатором. Базовые элементы Стан­дартной модели (физики элементарных частиц) датируются сере­диной 1960-х годов, но имелись доводы (некоторые из них были выдвинуты создателями теории) о том, что ее математические ос­нования внутренне противоречивы. Затем в 1971 году молодой, никому не известный аспирант выполнил чрезвычайно сложные и тонкие вычисления и объявил, что эксперты ошибались. За очень короткое время Стандартная модель стала действительно стандарт­ной, а неизвестный студент — Герард 'т Хоофт — стал в мире фи­зики самой яркой звездой. [Как видите, математические ошибки - совсем не редкость и в теоретической физике].

Другой пример того, как математика может качнуть весы в поль­зу сумасбродной идеи, — это расчет Стивеном Хокингом темпера­туры черной дыры. Первой реакцией на утверждение Бекенштейна о том, что черные дыры имеют энтропию, был скептицизм, доходя­щий до насмешек, в том числе со стороны Хокинга. В ретроспекти­ве аргументы Бекенштейна выглядят блестящими, но в то время они были слишком туманны и приблизительны для признания, да еще и вели к абсурдному заключению: черные дыры испаряются. Имен­но технически сложные вычисления Хокинга сдвинули парадигму черных дыр от холодных мертвых звезд к объектам, высвечивающим свое собственное внутреннее тепло.

Для опровержения результата Хокинга о потере информации в черных дырах Сасскинду нужен был сопоставимый по технической сложности вычислений результат, приводящий к противоположному выводу:

Мы используем теорию струн в качестве модели некоторого мира, а затем вычисляем или математически доказываем, теряется ли информация в черных дырах этого мира. Допустим, мы обнаружили, что информация в нашей модели не теряется. Убедившись в этом, можно внимательнее присмотреться и понять, в чем же был неправ Хокинг. Можно попытаться понять, имеют ли место дополнительность черных дыр и голографический принцип в теории струн. Если да, то это не доказывает, что теория струн верна, но доказывает, что Хокинг ошибался, поскольку он объявил доказанным, что черные дыры должны уничтожать инфор­мацию в любом непротиворечивом мире.

Нужен? Значит, будет!


Tags: singularity, краду, семигранная гайка - ИИ
Subscribe
  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your reply will be screened

    Your IP address will be recorded 

  • 0 comments