Космический парадокс: почему некоторые физики считают, что мы живем внутри черной дыры

Хотя уже многое знают ученые о черных дырах, все же эти объекты остаются загадкой, ведь у них внутри не работают некоторые законы физики. Эти физические парадоксы сейчас ученые пытаются разрешить. И в то же время некоторые физики предлагают разные необычные теории о черных дырах. Одна из теорий предполагает, что мы живем в голографической Вселенной и вся окружающая реальность закодирована на границе нашей Вселенной. Некоторые физики даже считают, что это означает, что наша Вселенная находится внутри черной дыры намного большей Вселенной, пишет IFLScience.

У Фокус. Технологии появился свой Telegram-канал. Подписывайтесь, чтобы не пропускать самые свежие и захватывающие новости из мира науки!

Черные дыры возникают после смерти массивных звезд, когда их ядро сжимается в очень плотный участок космоса с сильнейшей гравитацией, которая не позволяет даже свету покинуть пределы черной дыры. Конечное состояние черной дыры, когда она достигает равновесия, зависит только от трех параметров: массы, момента импульса и электрического заряда.

Парадокс черной дыры

Если у черной дыры есть масса, а эти объекты обдают массой в миллионы раз превышающей массу Солнца, то согласно первому закону термодинамики они должны иметь температуру, а в соответствии со вторым законом термодинамики они должны излучать тепло. Знаменитый физик Стивен Хокинг доказал, что черные дыры выпускают тепловое излучение, известное теперь как излучение Хокинга. При этом черные дыры должны испаряться и исчезать.

Но Хокинг также указал на наличие парадокса: если черная дыра может испариться, то часть содержащейся в ней информации о поглощенных объектах будет навсегда утрачена. Информация в тепловом излучении не воспроизводит информацию о материи, ранее поглощенной черной дырой. Безвозвратная потеря информации противоречит квантовой механике. Согласно уравнению Шредингера, физические системы, которые изменяются со временем, не могут создавать или уничтожать информацию. Это свойство называется унитарностью.

Это известный информационный парадокс черной дыры он нарушает современное представление о Вселенной. Решение этого парадокса стало предметом многих исследований. Одно решений было найдено при рассмотрении термодинамики черных дыр в контексте теории струн. Исходя их этого, общее количество степеней свободы, содержащихся внутри черной дыры, определяется пропорционально площади поверхности ее горизонта событий, а не ее объему. Это позволяет взглянуть на энтропию черной дыры.

Вселенная — это черная дыра

Для внешнего наблюдателя информация об энтропии черной дыры, которая была в трехмерной структуре объектов, пересекших горизонт событий, кажется утраченной. Но с этой точки зрения информация закодирована на двухмерной поверхности черной дыры, подобно голограмме. Значит информация, поглощенная черной дырой, может быть полностью восстановлена в процессе квантового испарения. Таким образом черные дыры не нарушают второй закон термодинамики, но это приводит к тому, что физику трехмерного объема можно описать на его двухмерной границе.

Существуют предположения, что сама Вселенная может быть черной дырой, где все процессы происходят на ее границе и вся окружающая реальность возникает в результате этих взаимодействий. Также существуют предположения, что гравитация может возникнуть как сила, возникающая из энтропии запутывания на границе.

Поскольку классическая физика лучше описывает нашу Вселенную, эти теории не являются очень убедительными. Но есть причины, по которым некоторые физики относятся к ним очень серьезно.

• Например, чтобы модель работала, радиус Хаббла, то есть радиус наблюдаемой Вселенной, должен быть таким же, как ее радиус Шварцшильда или размер черной дыры, которая возникла бы, если бы вся материя внутри нее сжалась в одну точку. Эти два параметра на самом деле удивительно близки, хотя это можно объяснить и космическим совпадением.
• Другая причина состоит в том, что некоторые ученые все же предполагают, что мы можем жить внутри черной дыры намного большей Вселенной. Но пока эта теория не имеет убедительных доказательств, которые бы выходили за рамки нынешнего понимания физики.

Как уже писал Фокус с лучшим объяснением того, как возникает золото во Вселенной, что-то не так. 7 лет назад ученые обнаружили, что золото образуется в результате слияния нейтронных звезд, но теперь оказалось, что не все сходится.

Также Фокус писал о том, что неудавшаяся звезда помогает раскрыть одну из величайших загадок планет-гигантов. Различные изотопы азота в молекулах аммиака на коричневом карлике дают подсказку о том, как формируются гигантские планеты.