MY.UAНовини
Парадокс Гокінга: чому фізики досі не вирішили інформаційну загадку чорних дір
Парадокс Гокінга: чому фізики досі не вирішили інформаційну загадку чорних дір

Парадокс Гокінга: чому фізики досі не вирішили інформаційну загадку чорних дір

Чорні діри кодують інформацію на своїх поверхнях, але випаровуються за допомогою випромінювання Гокінга. Чи зберігається ця інформація, і якщо так, то як?

Ще 1974 року знаменитий фізик Стівен Гокінг виявив, що чорні діри не є вічно стабільними об'єктами, а втрачають масу за допомогою випромінювання, яке пізніше було названо випромінюванням Гокінга, поки повністю не випаруються. Пізніше було доведено, що чорні діри кодують величезну кількість інформації на своїх поверхнях, тоді як випромінювання Гокінга не повинно містити жодної додаткової інформації. Чи знищується тоді інформація, яка пішла на створення чорної діри? Чи вона якимось чином кодується у вихідному випромінюванні? Це називається інформаційним парадоксом чорної діри або парадоксом Гокінга. Навіть у 2024 році цю загадку фізики так і не вирішили, пише Big Think.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

Інформаційний парадокс чорної діри

Відомо, що ентропія у Всесвіті завжди збільшується. З іншого боку, загальний обсяг інформації у фізичній системі може тільки залишатися колишнім або збільшуватися, але він ніколи не може зменшуватися.

Але для чорних дір виникає парадокс. Якщо кинути в чорну діру будь-який об'єкт, він зберігатиме інформацію. Вона потрапить у чорну діру і додасть їй маси та розміру. Коли чорна діра випаровується за допомогою випромінювання Гокінга, то інформація, закодована в цьому випромінюванні, як пророкують теорії, буде абсолютно випадковою, наче інформація була стерта. Незважаючи на постійні заяви про те, що інформаційний парадокс чорних дір вирішено, насправді це не зовсім так.

Кожна частинка і система частинок, які існують у Всесвіті, мають певну кількість інформації. Деякі з цих властивостей є статичними, як-от маса, заряд, кількість протонів, нейтронів, електронів тощо. Але інші властивості залежать від системи, частиною якої є частинка, а також від історії її взаємодій. Якби фізики могли знати точний квантовий стан кожної включеної в систему частинки в будь-який момент часу, то можна було б отримати всю інформацію про частинку. У реальності це ні фізично, ні практично неможливо.

Замість того, щоб думати про ентропію як про міру безладу, правильніше думати про неї, як про кількість інформації, якої бракує, необхідної для визначення конкретного мікростану системи. Це визначення ентропії є ключем до розуміння ідеї квантової інформації.

У нашому Всесвіті ентропія повної фізичної системи ніколи не може зменшитися, а тільки збільшитися або ж залишитися колишньою. Ось чому інформаційний парадокс чорної діри є справжньою головоломкою.

Інформація в чорній дірі

Що відбувається з інформацією, яка потрапила в чорну діру? У принципі, вона може бути закодована на поверхні самої чорної діри. Але ентропія чорної діри не дозволяє зберігати інформацію вічно. З часом чорна діра зникає завдяки випромінюванню Гокінга. Але це випромінювання ніяк не кодує інформацію, яка спочатку пішла на створення чорної діри. Десь інформація була знищена. Це ключова загадка, що стоїть за інформаційним парадоксом чорних дір. Ця інформація існує, як і ентропія, і вона потрапляє в чорну діру як під час її створення, так і в міру її зростання. Що є предметом суперечок, і що насправді є великим питанням, що стоїть за парадоксом, то це те, чи повертається ця інформація назад чи ні.

Спосіб, яким фізики обчислюють, що виходить із чорної діри за допомогою випромінювання Гокінга, не сильно змінився за останні 50 років. Для цього використовують теорію відносності Ейнштейна і квантову теорію. Виходячи з цього стає відомо, випромінювання Гокінга має температуру, спектр, ентропію та інші властивості, якими воно володіє, включно з тим фактом, що воно не кодує початкову інформацію. З плином часу чорна діра втрачає масу, внаслідок чого інтенсивність випромінювання, а також температура й ентропія випромінювання збільшуються, поки чорна діра повністю не зникне.

Чорні діри кодують інформацію на своїх поверхнях, але випаровуються за допомогою випромінювання Гокінга. Чи зберігається ця інформація, і якщо так, то як?
Фото: IFLS

Куди зникає інформація чорної діри?

Отже, куди поділася вся первісна інформація, якщо вона якимось чином не з'являється у випромінюванні? Або вона все ж таки існує у випромінюванні? Передбачається три варіанти:

  • Втрата інформації відбувається, але не є проблемою через якийсь процес, який вчені не розуміють, і він дозволяє втраті інформації відбуватися без парадоксів.
  • Незважаючи на те, що чорні діри випускають випромінювання так, як вважається, інформація не втрачається і якимось чином закодована в цьому випромінюванні, що означає, що фізики, імовірно, роблять невірні висновки, ґрунтуючись на зроблених припущеннях.
  • Цілком можливо, щось не так із фундаментальними припущеннями, які було зроблено під час формулювання інформаційного парадокса, і фізики взагалі не розуміють ентропію чорної діри правильно.

Хоча пропоновані рішення необов'язково обмежуються цими трьома варіантами, більшість фізиків зазвичай очікують, що щось цікаве відбувається або в другому, або в третьому випадку.

Простір за межами чорної діри надзвичайно складний, навіть якщо розглядати його як ідеалізовану, а не реалістичну систему. Важливим фактом є те, що цей простір поводиться як не статична, рухома сама по собі сутність. Фізики припускають, що закони загальної теорії відносності, як і раніше, абсолютно точні для опису динаміки простору на квантовому рівні. Передбачається, що квантові ефекти, які створюють випромінювання Гокінга, важливі. Але будь-які квантові ефекти, що виникають під час розгляду простору як класичного фону, яким він може і не бути, можна ігнорувати. Фізики працюють із таким підходом для пояснення парадоксу Гокінга. Але він не є повністю правильним.

Парадокс Гокінга так і не вирішено

Незважаючи на періодичні та неодноразові заяви вчених про те, що інформаційний парадокс чорних дір практично вирішено, це не так. Досі не отримано точних відповідей на питання, які стосуються правильних квантових властивостей для вихідного випромінювання Гокінга і того, де саме інформація опиняється, коли чорна діра повністю розпалася. Досі фізики не з'ясували чи зберігається інформація чорної діри, і якщо так, то як?

Доброю новиною є те, що вчені досягли прогресу у розв'язанні основного питання інформаційного парадоксу чорної діри. Тепер можна з достатньою часткою впевненості стверджувати, що одне з припущень, які лягли в основу проблеми, є невірним. Не можна просто дивитися на простір зовні чорної діри, коли обчислюється вихідне випромінювання. Існує безперервна взаємодія між цим випромінюванням і внутрішньою частиною чорної діри. У міру випаровування чорної діри внутрішня частина починає містити інформацію, пов'язану з вихідним випромінюванням, і, таким чином, внутрішню частину чорної діри більше не можна ігнорувати.

Але фізики все ще далекі від точного визначення того, куди саме йде ця інформація і як, і чи йде вона взагалі з чорної діри.

Як уже писав Фокус, фізики знають, як розкрити таємницю перших миттєвостей після Великого вибуху. У перші хвилини після народження Всесвіту відбувалися різні процеси, які вплинули на його еволюцію, але існує так звана односекундна прогалина в знаннях учених.

Поділитися
Поділитися сюжетом
Джерело матеріала
Неизвестная инфекция в Украине: врач обнаружил необычные симптомы
MY.UA
2026-09-27T00:20:26Z
Никто не спасется: ужасный сценарий последствий войны угрожает каждому украинцу
Comments UA
2026-09-24T11:18:59Z
Какие продукты убивают почки: их нельзя включать в ежедневный рацион, особенно людям за 50
TSN
2026-09-21T12:48:11Z
Никакого света в конце тоннеля: мужчина после 7 минут остановки сердца описал странные видения
TSN
2026-09-24T21:18:39Z
Сердце может "помолодеть" после пересадки: что обнаружили ученые
TSN
2026-10-03T23:57:37Z
В Одессе открыли бесплатное отделение реабилитации: адрес и кто попадёт на восстановление
Знай
2026-10-03T20:36:23Z
Переход на зимнее время 2026: стало известно, когда украинцы переведут стрелки часов
Comments UA
2026-09-23T08:33:35Z
Поможет успокоиться и расслабиться: врачи назвали напиток, который улучшает сон
Знай
2026-09-27T18:57:00Z
Диетолог назвала самый полезный способ готовить яйца: так их можно есть хоть каждый день
UAToday
2026-09-23T14:06:48Z
Неожиданный поворот: названа истинная причина смерти Сергея Соседова
MY.UA
2026-09-26T15:52:48Z
Автоматического пересчета не будет: пенсионеры должны лично сообщить ПФУ
Знай
2026-09-26T18:45:55Z
Трагедия в центре столицы: Залужный потерял близких из-за атаки на здание НАН
Comments UA
2026-09-28T12:27:58Z
27 сентября: какой церковный праздник, три "нельзя" этого дня
UAToday
2026-09-27T04:45:48Z
Не беритесь за рискованные дела сегодня: запреты и приметы дня
Gazeta UA
2026-10-04T02:51:23Z
В школах ограничат гаджеты: у 30% учащихся нашли ухудшение здоровья
Знай
2026-10-04T02:37:38Z
Одна из стран Европы закрывает центры приема: что теперь ждет украинских беженцев
Comments UA
2026-10-01T04:18:51Z
Выезд за границу во время военного положения: кому из мужчин разрешили покинуть Украину
Знай
2026-09-30T18:57:45Z
Массированная атака дронами: 112 БпЛА запущено, ПВО уничтожила 95, погибла школьница
MY.UA
2026-09-30T02:29:12Z
Женщины с этими именами приносят всем счастье: они добрые, но очень сильные, умные и решительные
TSN
2026-09-28T07:21:03Z
Никогда не делайте этого с унитазом: сантехники назвали три ошибки, которые могут дорого стоить
TSN
2026-10-03T15:36:22Z
Никогда не кричите эти семь слов своей собаке: кинологи объяснили, чем это может навредить
TSN
2026-10-03T16:06:20Z
Назвали города мира с лучшими условиями для жизни: в рейтинге пять украинских
Gazeta UA
2026-09-21T07:52:36Z
Ракам, Овнам и Водолеям не стоит общаться с Козерогами: эти отношения истощают
Знай
2026-10-04T00:45:58Z
Рассказали правила ухода за одеждой из шерсти
Gazeta UA
2026-10-03T23:03:09Z
Зачем оставлять разрезанный картофель в ванной на ночь: неожиданный результат
GlavRed
2026-10-02T16:26:37Z
Гороскоп на 4 октября 2026 года по картам Таро для всех знаков зодиака
UAToday
2026-10-03T16:00:14Z
Никогда не влюбляйтесь в эти два знака зодиака: они могут подарить надежду, но не способны ответить вам взаимностью
Gazeta UA
2026-09-28T03:01:53Z
13-летняя школьница из Николаевской области родила от взрослого: мужчина придумал, как избежать наказания
TSN
2026-10-03T07:09:14Z
На территории России устроили ядерный взрыв
Gazeta UA
2026-10-02T05:06:03Z
Джиган расстрелял свой персонал в Подмосковье: держал людей в заложниках, дети прятались в шкафу — СМИ
TSN
2026-09-23T07:48:32Z
Ночной кошмар в Киеве: 15 спасенных, четверо пострадавших после атаки
MY.UA
2026-09-22T04:15:46Z
В Киеве обломки повлекли за собой пожар в Деснянском районе
TSN
2026-10-03T22:51:09Z
Ревность и сломанный нос: в Мукачево в суд направили дело 19-летней девушки, избившей соперницу. ВИДЕО
Новости Украины
2026-10-03T22:18:59Z
Ночная атака России потрясла несколько регионов Украины: есть погибшие, раненые и разрушения
Comments UA
2026-09-22T04:12:16Z
Работник оборонного предприятия в Днепре передавал врагу схемы зданий и данные об охране: его задержали
Новости Украины
2026-09-21T19:51:53Z
Вспыхнули пожары в университете, торговом центре и многоэтажных домах: россияне обстреляли один из городов Украины
TSN
2026-09-21T12:48:37Z
Держите дома купюры 20, 50 и 100 грн: срочное обращение НБУ к украинцам
Знай
2026-09-28T08:06:40Z
Прекратятся ли выплаты пенсий в Украине: эксперты сделали интересный прогноз
TSN
2026-10-02T14:36:14Z
Автоматический перерасчет в октябре: кому из пенсионеров насчитают возрастные доплаты
Comments UA
2026-10-01T09:00:03Z
Участок в 1,2 га на Киевщине продают за 4 млн грн: оценщик — фигурант уголовного дела
Знай
2026-10-04T01:45:42Z
Продукты в мире подорожали: зерновые взлетели на 17%, сахар — на 14%
Знай
2026-10-04T02:45:45Z
Долг меньше полупрожиточного минимума: за что теперь категорически запрещено брать деньги
Знай
2026-10-04T02:15:49Z
Это не за газ: в платежках украинцев появился новый обязательный счет, готовьте по 1000 грн
Знай
2026-09-28T08:15:35Z
Monobank выплатит пенсионерам по 1000 грн: как получить
Знай
2026-10-03T14:15:45Z
Коммуналку можно не платить: кто из украинцев имеет право на 100% скидку
Знай
2026-09-29T04:43:25Z
Еще страшнее, чем война: в ООН предупредили, что мир оказался на грани новой беды
Знай
2026-09-25T16:46:15Z
Этот трюк с батареями сделает ваш дом втрое теплее: вот что нужно сделать
TSN
2026-09-25T14:06:45Z
На Земле нашли огромную "инопланетную базу": есть ли угроза для человечества
Знай
2026-09-24T07:01:28Z
Столб пепла на 50 км и гибель 1,3 миллиарда человек: чем грозит планете извержение супервулкана Йеллоустон
TSN
2026-09-27T06:06:13Z
В римском поселении в Венгрии нашли статуэтку Венеры
Gazeta UA
2026-10-03T22:33:16Z
Конец Солнечной системы наступит раньше, чем предполагалось: новый прогноз шокирует
TSN
2026-10-03T21:18:45Z
Игры для подписчиков PlayStation Plus Essential на октябрь 2026 года раскрыты: Чем порадует Sony
GameMag
2026-09-30T18:48:47Z
"Мы сделаем все необходимое для достижения успеха": Глава Xbox Аша Шарма опровергла слухи о продаже игрового бизнеса Microsoft
GameMag
2026-09-30T17:55:22Z
На картине 19 века заметили женщину со смартфоном
Comments UA
2026-09-30T17:45:55Z
Умерла 13-летняя дочь известного актера: названа причина
Фокус
2026-10-02T08:45:28Z
46-летняя Витвицкая стала мамой: первые фото сына и трогательные слова
MY.UA
2026-09-26T17:09:45Z
Не стало звезды Канн и музы Высоцкого: актриса умерла в 88
MY.UA
2026-09-25T07:47:35Z
Известный продюсер раскрыл правду о мужчине Натальи Могилевской и какой она является мамой
TSN
2026-09-23T10:49:11Z
MamaRika посветила стройной фигурой в бикини: фото
Gazeta UA
2026-10-04T01:09:03Z
В третий сезон "Первых ласточек" вошли звезда "Танцев со звездами" и жена Рудинского: кто еще в касте
Знай
2026-10-03T23:45:48Z
Раскрыли истинную причину смерти Гайден Панеттьери
Gazeta UA
2026-09-23T06:36:40Z
Наталья Джесса похвасталась стройной фигурой в черном кружеве
Gazeta UA
2026-09-23T01:27:08Z
Звезда "Детского Евровидения" покинула Украину и выступает в Москве: ее мать выдала порцию бреда
TSN
2026-09-22T16:06:07Z
Путин раскрыл карты: кто на самом деле хочет и дальше продолжать войну против Украины
Comments UA
2026-09-25T08:39:37Z
Путин начнет самый страшный этап подавления Украины: эксперт ошеломил деталями
Comments UA
2026-10-01T10:12:21Z
Путин еще до войны передал Киеву страшное послание: что он задумал на самом деле
Comments UA
2026-09-25T16:21:20Z
Си Цзиньпин поставит Путина перед страшным выбором: раскрыт потрясающий план Китая для Украины
Comments UA
2026-09-25T10:45:18Z
Выборы в Латвии: Как «Объединенный список» Кулберга одержал победу на фоне низкой явки
MY.UA
2026-10-04T01:49:32Z
Российский пропагандист испугал россиян "свыше 400 дронов ВСУ": Москва уже сообщает об атаке
TSN
2026-10-04T01:06:37Z
«Ты классный, но не справляешься»: эксперт объяснил, как Зеленский подколол Трампа
GlavRed
2026-09-25T09:09:35Z
Почему не произошло прорыва в переговорах Трампа и Си: когда следующий раунд
Comments UA
2026-09-25T07:39:34Z
Это будет болезненно для Украины: куда Путин будет бить дронами и ракетами
Comments UA
2026-09-24T17:12:36Z
50 000 грн одноразово: одна категория людей может получить выплату
Знай
2026-10-04T02:15:09Z
Москва объявила об окружении: в США ответили, действительно ли Украина в шаге от потери еще одного города
Comments UA
2026-09-23T05:24:35Z
Гороскоп на сегодня, 4 октября: трём знакам не повезёт с деньгами, а Овнам звёзды откроют двери
Знай
2026-10-04T01:30:13Z
Хаотическая застройка и проблемы с канализацией: почему старый генплан не устраивает жителей Львовщины
Знай
2026-09-26T10:36:42Z
Бои за Двухлетнюю могут усилиться: обозреватель назвал главный риск для Купянска
TSN
2026-10-04T00:51:40Z
Несмотря на усиление обстрелов, украинцы массово не выезжают: что показало движение на границе
TSN
2026-10-04T00:12:31Z
Неожиданный удар: ВСУ уничтожили склад боеприпасов и РЛС "Терек"
MY.UA
2026-09-26T10:14:22Z
Неожиданный скачок: яйца и свинина шокируют ценами в сентябре
MY.UA
2026-09-26T03:49:29Z
Газ в октябре временно отключат из-за ремонта сетей: полный список адресов и дат
Знай
2026-09-25T19:25:38Z
Неожиданная смена: Мальдера шокировал составом сборной Украины на матч против Грузии
MY.UA
2026-09-28T06:50:31Z
Российский дрон атаковал стадион ОСК "Металлист" в Харькове
ZN UA
2026-09-27T08:10:39Z
Дом украинского боксера Усика пострадал от российского обстрела
ZN UA
2026-10-02T14:51:45Z
Трещины на стекле: как атака РФ изменила жизнь семьи Усиков
MY.UA
2026-10-02T10:23:34Z
Лига наций: Англия забила семь голов Хорватии, Испания продлила победную серию
ZN UA
2026-10-03T23:21:29Z
Шахтер хочет подписать 20-летнего бразильца Магальяйнеса: 10 голов за сезон
Знай
2026-10-03T20:36:27Z
Лидер сборной Дании в матче против Португалии отпраздновал гол в стиле Роналду
ZN UA
2026-10-02T09:09:33Z
Кумиру миллионов грозит дисквалификация: что известно о санкциях после демарша Роналду
Фокус
2026-10-01T15:45:53Z
"Маникюр довольно быстро перестал быть просто услугой": как украинка Ирина Шемет строит карьеру в nail-индустрии США
Gazeta UA
2026-09-30T19:12:15Z
Наталья Могилевская выбрала Audi Q5: новая эпоха в жизни певицы
MY.UA
2026-10-01T09:17:27Z
Штраф до 680 грн за изношенные шины: какой протектор разрешён водителям зимой
Знай
2026-10-02T20:15:43Z
Мало кто из водителей знает: что на самом деле означает буква "E" на коробке передач
TSN
2026-09-29T16:09:32Z
Стань заметным: полиция напоминает, как обычный фликер может спасти вашу жизнь на ночной дороге. ВИДЕО
Новости Украины
2026-09-20T19:54:47Z
Обнаружен ультраредкий Dodge Hemi Coronet R/T 1970 с пробегом 300 км
Фокус
2026-10-02T09:30:22Z
Штраф за летнюю резину зимой до 680 грн: новый законопроект — до 8500 грн
Знай
2026-10-01T21:36:13Z
Ступни видно: Представлена детализированная статуэтка Завтра из Death Stranding 2: On the Beach
GameMag
2026-09-24T21:26:50Z
Subaru пересмотрела комплектацию модели Crosstrek: что изменилось
Фокус
2026-09-21T20:00:39Z
SpaceXAI представила Grok 4.7: модель обошла GPT-6 Astra и бросила вызов Anthropic
ZN UA
2026-09-22T05:30:08Z