Не мають чіткого обрію подій. Цю заяву зробив ніхто інший, як Стівен Хокінг (Stephen Hawking); отже, що чорних дірок більше немає? Це залежить від того, чи правильна нова ідея Хокінга, і від того, що ви маєте на увазі під чорною діркою. Заява заснована на новій статті Хокінга, В якій той стверджує, що горизонту подій чорної дірки не існує.

Горизонт подій, по суті, це точка не повернення, коли ви наближаєтеся до чорної дірки. У загальній теорії відносності Ейнштейна обрій подій - це де простір і час настільки деформовані гравітацією (тяжінням, всесвітнім тяжінням), що ви ніколи не зможете втекти. Перетнути горизонт подій, і ви зможете рухатися тільки вперед, але не назад. Проблема з "одностороннім" горизонтом подій у тому, що це призводить до того, що відомо як інформаційний парадокс.

Професор Стівен Хокінгпід час польоту у невагомості. Надано: Zero G.

Інформаційний парадокс має своє походження у термодинаміці, а саме другий закон термодинаміки. У простій формі його можна сформулювати як "тепло тече від гарячих об'єктів до холодних об'єктів". Але цей закон корисніший, коли він виражений у термінах ентропії. Цим способом він формулюється як "ентропія системи ніколи не може зменшитися". Багато людей інтерпретують ентропію як міру невпорядкованості системи, або "непридатна для використання" частина системи. Що означало б, що все має завжди ставати менш корисним з часом. Але ентропія – це насправді рівень інформації, яка вам потрібна для опису системи. Упорядковану систему (так би мовити, кульки рівномірно розташовані в сітці) просто описати, тому що об'єкти мають прості зв'язки один з одним. З іншого боку, невпорядкована система (кульки, розкидані випадковим чином) потребує більшої інформації для опису, тому що немає простого шаблону (моделі) для них. Тому, коли другий закон свідчить, що ентропія ніколи не може зменшуватися, означає, що фізична інформаціяСистеми не може зменшуватися. Інакше кажучи, інформація може бути знищена.

Проблема з горизонтом подій у тому, що ви могли б кинути об'єкт (з великою ентропією) в чорну дірку, а ентропія просто "пішла" ("обнулилася"). Іншими словами, ентропія всесвіту стала б меншою, що суперечить другому закону термодинаміки. Звісно, ​​він бере до уваги квантові взаємодії, саме те, що відомо як випромінювання Хокінга, яке Стівен Хокінгвперше запропонував 1974 року.

Початкова ідея випромінювання Хокінгапоходить з принципу невизначеності Гейзенбергаквантової фізики. У квантової фізики (квантової теорії) існують обмеження щодо того, що може бути відомо про об'єкт. Наприклад, ви не можете знати точну енергію об'єкта. Через цю невизначеність енергія системи може спонтанно коливатися настільки, що в середньому залишається постійною. Хокінгпродемонстрував, що біля горизонту подій можуть з'являтися пари частинок, де одна частка стає захопленою всередині горизонту подій (трохи зменшуючи масу чорної дірки), тоді як інша може "втекти" як випромінювання (забираючи трохи енергії чорної дірки).

Випромінювання Хокінгабіля обрії подій. Надано: NAU.

Так як ці квантові частинки з'являються парами, вони заплутані (квантово пов'язані). Це не має великого значення, поки ви не захочете, щоб випромінювання Хокінгавипромінювало інформацію, що міститься усередині чорної дірки. У початковому формулюванні Хокінга, Частки з'являлися випадково, тому випромінювання, що випускається з чорної дірки, було суто випадковим. Отже, випромінювання Хокінгане дозволило б вам повернути будь-яку захоплену інформацію.

Щоб дозволити, щоб випромінювання Хокінгапереносило інформацію з чорної діри, заплутаний зв'язок між парами частинок повинен бути зруйнований у горизонту подій, так що частка, що втікає, замість цього може бути заплутаною з матерією, що переносить інформацію всередині чорної діри. Це порушення первісної заплутаності змусило б частки бути схожими на сильний "файєрвол" (firewall, "стіна вогню") біля поверхні горизонту подій. Це означало б, що все, що падає в чорну дірку, не робило це в чорній дірі. Натомість, матерія б випаровувалась при випромінюванні Хокінгаколи вона досягала б горизонту подій. Тоді здавалося б, що або фізична інформація об'єкта втрачається, коли він падає в чорну дірку (інформаційний парадокс), або об'єкти випаровуються до входу в чорну дірку (парадокс фаєрвола).

У цій новій статті Хокінгпропонує інший підхід. Він стверджує, що краще замість гравітації, що викривляє простір та час у горизонті подій, квантові флуктуації випромінювання. Хокінгастворюють шар турбулентності у цій галузі. Тому замість чіткого горизонту подій, чорна діра мала б видимий обрій, який виглядає як обрій подій, але дозволяє просочуватися інформації. Хокінгстверджує, що турбулентність була б такою великою, що інформація, що залишає чорну дірку, була б настільки перемішаною, що не підлягала б відновленню.

Якщо Стівен Хокінгправий, тоді це вирішило б інформаційний/файєрвол парадокс, який "виводить" теоретичну фізику. Чорні діри все ще існували б у астрофізиці (та, що в центрі нашої галактики, нікуди не подінеться), але вони втратили б обрій подій. Слід наголосити, що стаття не була рецензована, і трохи не вистачає подробиць. Це більша презентація ідеї, а не докладне рішення парадоксу. Будуть необхідні подальші дослідження, щоб визначити, чи ця ідея є рішенням, яке ми шукаємо.

Чорні діри - термін, придуманий 1967 року американським фізиком-теоретиком Джоном Уілером. Так він назвав область у просторі, гравітаційне тяжіння якої настільки велике, що залишити її не можуть навіть об'єкти, що рухаються зі швидкістю світла. Існування чорних дірок лежить в основі безлічі теорій, що описують еволюцію галактик і зірок, хоча питання про їхнє реальне існування пов'язане з тим, наскільки вірна теорія гравітації. Незважаючи на те, що їхнє існування у більшості вчених не викликає сумнівів, формально ці об'єкти вважаються гіпотетичними.

Оскільки чорні дірки не випромінюють світло і не відбивають його, виявити їх наявність можна лише теоретичними методами — наприклад, вчені вказують на швидке обертання зірок та відхилення променів світла поряд із центрами галактик. Основною характеристикою чорної діри є розмір її горизонту подій — межі, потрапивши за яку вже ніщо не зможе повернутися назад.

У 1974 році знаменитий учений Стівен Хокінг висловив гіпотезу, згідно з якою чорні дірки мають зникати. Мерсіні-Хоутон описує зовсім новий сценарій: її розрахунки показали, що при колапс зірки виникає так зване випромінювання Хокінга, яке змушує зірку стрімко втрачати свою масу під дією власної гравітації. Причому настільки стрімко, що вона стає чорною діркою, а просто вибухає, не утворюючи жодних горизонтів подій.

«Ми вивчали цю проблему понад 50 років, але це рішення змушує нас багато про що задуматися», — каже Мерсіні-Хоутон. Багато астрофізиків вважають, що наш Всесвіт виник із сингулярності, яка почала розширюватися з моменту Великого вибуху, проте, якщо чорних дірок не існує, то їм, очевидно, доведеться переосмислити свої ідеї.

МОСКВА, 24 січ - РІА Новини.Британський фізик-теоретик Стівен Хокінг, один із засновників сучасної теорії чорних дірок, пропонує переглянути одне з основних положень цієї теорії - існування "горизонту подій" чорної діри, через яку ні матерія, ні енергія не можуть повернутися до зовнішнього світу; ця "в'язниця" лише тимчасова, а значить чорних дірок у звичайному розумінні не існує, пише фізик у статті, розміщеній в електронній бібліотеці Корнеллського університету.

"У класичній теорії немає можливості покинути чорну дірку<…>(Квантова теорія) проте дозволяє енергії та інформації "бігти" з чорної діри", - говорить Хокінг, слова якого наводяться на сайті журналу Nature.

Встановлено нові межі мас для гіпотетичних чорних дірок у ВАКФізики, які працюють на детекторі CMS Великого адронного коллайдера, проаналізували дані про зіткнення протонів, накопичені в 2012 році, і знову не виявили ознак народження в прискорювачі мікроскопічних чорних дірок, проте встановили нові обмеження для цих об'єктів.

Однією з основних властивостей чорних дірок - як "звичайних", що виникають при гравітаційному колапсі на пізній стадії еволюції масивних зірок, так і надмасивних у центрах галактик - є наявність горизонту подій або сфери Шварцшильда, межі, за якою гравітація чорної діри стає настільки великою, що Вирватися звідти можна лише перевищивши швидкість світла. Оскільки швидкість світла — гранична швидкість, то згідно з панівними уявленнями ніщо залишити чорну дірку не може.

Згідно з теорією Ейнштейна, астронавт, що пролетів через обрій подій, не відчує нічого - тільки пізніше, у міру наближення до центру чорної дірки і зростання градієнта гравітації (різниці в силі тяжіння в різних точках) його тіло витягуватиметься, доки не перетвориться на "спагетті" і потрапить у сингулярність у центрі.

2014 рік: яким науковим ідеям час у відставкуВідомі вчені склали свій список популярних наукових ідей, які втратили свою актуальність у світлі новітніх досліджень та сучасних поглядів.

У 2012 році американський фізик Джозеф Полчинскі (Joseph Polchinski), ґрунтуючись на квантовій теорії, дійшов висновку, що на горизонті подій має виникати "стіна вогню" з частинок високих енергій та потоків випромінювання. Однак це суперечило ейнштейнівським уявленням. Хокінг запропонував дозволити цей парадокс, "прибравши" обрій подій.

Згідно з його припущеннями, квантові ефекти на околицях чорної діри настільки сильно спотворюють простір-час, що чітка межа горизонту подій просто не може існувати. На думку Хокінга, існує "здається горизонт" (apparent horizon) - поверхня, на якій випромінювання, що йде від центру чорної дірки, лише затримується. На відміну від класичного горизонту подій, "здається" може в якийсь момент зникнути, і те, що було в чорній дірі, може вийти назовні.

"Відсутність обрії подій означає, що не існує чорних дірок як об'єктів, звідки випромінювання не може піти ніколи", - пише Хокінг.

Сам учений не описав причин, з яких здається горизонт може зникнути, проте Дон Пейдж (Don Page) з канадського університету Альберти вважає, що це може статися, коли чорна діра за рахунок випромінювання Хокінга стане настільки малою, що гравітаційні та квантові ефекти стануть невиразними.

Чорних дірок не існує? September 29th, 2014

І начебто всього цього було недостатньо: зараз з'явилася інформація, що вони й не існують. Жінка математично довела, Що таких астрофізичних об'єктів, як чорні дірки, у природі просто не може існувати.

Давайте дізнаємося докладніше, що це за версія в науці.

Об'єднавши дві, на перший погляд, протилежні теорії, Лаура Мерсіні-Х'юстон (Laura Mersini-Houghton), професор фізики Коледжу наук та мистецтв Університету Північної Кароліни (США), математично довела, що чорні діри взагалі не могли існувати. Її дослідження не тільки змушує вчених переосмислити тканину простору-часу, а й знову задуматися над походженням Всесвіту.

Чорні діри - термін, популяризований півстоліття тому американським теоретиком Джоном Вілером, - надмасивні релятивістські об'єкти, існування яких лежить в основі безлічі астрофізичних теорій, що описують еволюцію галактик, зірок, квазарів. І хоча сьогодні їхнє існування у більшості астрономів не викликає сумнівів, формально ці об'єкти вважаються гіпотетичними.

Оскільки ці об'єкти не випромінюють своє, не відображають чуже світло, визначати їх наявність можна лише непрямими методами. Так, вчених переконує в їхньому існуванні швидке обертання зірок поруч із центрами галактик та відхилення променів світла (лінзування), яке спостерігається на околицях цих сильно гравітуючих об'єктів.

Астрономам відомі чорні діри двох типів - зоряних мас і надмасивні чорні діри масою мільярди мас Сонця.

Ведуться суперечки про існування чорних дірок проміжних мас. Вважається, перший тип утворюється при колапсі масивних зірок, коли зірка, роздувшись, скидає зовнішні верстви і колапсує всередину себе під впливом своєї гравітації. Походження ж надмасивних чорних дірок викликає в астрономів суперечки: чи вони формувалися одночасно з Всесвітом у згустках темної матерії, чи при колапсі великих газових хмар.

Те саме станеться, якщо Землю стиснути до розмірів волоського горіха: її щільність зросте настільки, що жодне тіло не зможе відірватися від її поверхні, навіть рухаючись зі швидкістю світла.

Основною характеристикою чорної діри є розмір її обрії подій - уявної поверхні, потрапивши за яку ні тіло, ні інформація вже не можуть потрапити назад. Чарівність чорних дірок у тому, що вони протиставляють одна одній дві фундаментальні фізичні теорії - ейнштейнівську теорію гравітації, з якої випливає можливість їх існування, і квантову теорію, яка постулює, що жодна інформація у Всесвіті не може зникнути нікуди.

У 1974 році відомий британський учений Стівен Хокінг передбачив, що чорні дірки мають випаровуватися. Квантова теорія свідчить, що у фізичному вакуумі постійно народжуються пари частка - античастка. При цьому народження таких пар у горизонту подій припускає можливість, що одна частка впаде на чорну дірку, а інша – ні. Так, частинки, що відлетіли, можуть нести масу дірок за рахунок так званого випромінювання Хокінга.

Примітно, що свою теорію Хокінг висунув невдовзі після того, як 1973 року зустрічався в Москві з радянськими фізиками Яковом Зельдовичем та Олексієм Старобінським.

Вони переконали Хокінга в тому, що чорна діра, що обертається, може випускати електромагнітні хвилі і частинки.

Марсіні-Хоутон математично описала процес колапсу масивних зірок і дійшла парадоксу. Її розрахунки показали, що при колапс зірки виникає випромінювання Хокінга, яке змушує зірку стрімко втрачати свою масу.

Причому настільки стрімко, що щільність внутрішніх областей перестає зростати, і утворення чорної діри зупиняється.

«Я сама не можу оговтатися від шоку. Ми вивчали цю проблему понад 50 років, і це рішення змушує нас багато про що задуматися», - сказала дослідниця.

Дослідження, яке було спрямоване в базу ArXiv, онлайн сховище досліджень у галузі фізики, які не рецензуються, містить точні математичні рішення цієї проблеми та підготовлене у співпраці з Гаральдом Пайффером (Harald Peiffer), експертом з математичної відносності з Університету Торонто (Канада). Більш раннє дослідження Мерсіні-Х'юстон, також направлене в ArXiv у червні, було опубліковано в журналі Physics Letters B і ​​містить приблизне вирішення досліджуваної проблеми.

Експериментальні дані колись можуть надати фізичний доказ, чи існують чорні дірки у Всесвіті. Однак на даний момент, за словами Мерсіні-Х'юстон, математичні висновки є остаточними.

Багато фізиків і астрономів вважають, що наш Всесвіт виник з сингулярності, яка стала розширюватися після Великого вибуху. Однак якщо сингулярностей не існує, вченим доведеться знову обміркувати теорію Великого вибуху і навіть питання про те, чи відбулося воно насправді.

Фізики намагалися об'єднати ці дві теорії - теорію гравітації Ейнштейна і квантову механіку - протягом десятиліть, і цей сценарій наводить теорії в гармонію, - говорить Мерсіні-Х'юстон. – Це дуже важливо».

Що насправді залишається на місці потужних зірок, можуть дати подальші спостереження. Вибухи потужних зірок вже спостерігалися в новітню історію, так, в 1987 році астрономи спостерігали яскравий спалах наднової SN 1987A. Однак ні чорної дірки, ні нейтронної зірки на її місці поки що не виявлено.

джерела

http://www.gazeta.ru/science/2014/09/26_a_6235185.shtml

http://arxiv.org/abs/arXiv:1409.1837

http://www.newsfiber.com/p/s/h?v=EYb27xuC%2FrUc%3D+ABi3NuZBMb0%3D

http://nauka21vek.ru/archives/58918

А я вам ще ось про що нагадаю: або подивіться, наприклад, як відбувається Оригінал статті знаходиться на сайті ІнфоГлаз.рфПосилання на статтю, з якою зроблено цю копію -

Американський учений висловив припущення, що чорних дірок – одного з наріжних каменів сучасної фізики – немає і бути не може. Запропонована ним теорія пояснює феномен темної енергії у Всесвіті.

Згідно з даними спостережень руху галактик, що проводилися в останні роки, Всесвіт на 70% складається з так званої «темної», або невидимої енергії, завдяки якій вона розширюється з швидкістю, що безперервно зростає.

Як повідомляє Nature, Джордж Чаплін (George Chapline) із національної лабораторії ім. Лоуренса в Ліверморі висловив припущення, що колапс масивних зірок призводить до утворення не чорних дірок, як вважає сучасна астрофізика, а особливих зірок, що містять темну енергію. "Чорних дірок майже напевно не існує", - стверджує він.

Досі вважалося, що чорні дірки є одним із найбільш переконливих підтверджень правоти загальної теорії відносності Ейнштейна, згідно з положеннями якої гравітація – не що інше як властивість простору-часу, що деформується масивними тілами. Згідно з теоретичними положеннями, при нестримному стисканні зірки з масою, що перевищує якесь граничне значення, колапс цей триває доти, доки вона не «схлопнеться» в крапку, з «капкана» якої нездатно вирватися навіть електромагнітне випромінювання.

Щоправда, сам Ейнштейн, зазначає Джордж Чаплін, у існування чорних дірок не вірив. «На жаль, він не пояснив, чому саме» – каже пан Чаплін. Корінь проблеми, мабуть - у квантовій механіці, інший революційної теорії ХХ століття, у формуванні якої Ейнштейн також взяв найбезпосереднішу участь.

З погляду загальної теорії відносності, «універсального часу» у Всесвіті немає. Більше того, швидкість ходу годинника, взагалі кажучи, непостійна і залежить від того, де вони знаходяться. У той же час квантова механіка, як вказує Джордж Чаплін, має сенс тільки в тому випадку, якщо універсальний час таки існує - інакше її апарат просто не застосовується.

Особливо кричуще розбіжність двох теорій проявляється під час спроби опису фізики подій, які у так званого «горизонту подій» гіпотетичної чорної діри. Віддаленому спостерігачеві здаватиметься, що час практично зупинився. Але для екіпажу зорельота, що падає в "думці" на чорну дірку, час йтиме як завжди. «Загальна теорія відносності передбачає, що у горизонті подій нічого не станеться», – каже пан Чаплін.

Проте, ще три десятки років тому теоретики вказали на те, що матерія, згідно з законами квантової механіки, має біля обрії подій ставати «гіперчутливою» до найменших обурень. «Цей результат швидко забули, – каже пан Чаплін, – оскільки він не узгоджується з прогнозами загальної теорії відносності. Але насправді результат є абсолютно вірним».

Дивна поведінка матерії, зазначає він, є характерною ознакою якісного «фазового переходу» просторово-часового континууму. При цьому колапс масивної зірки призводить не до утворення чорної дірки, а до появи об'єкта ("зірки"), що складається з темної енергії, внаслідок чого виникають цікаві та загадкові гравітаційні ефекти.

Зовні така зірка нагадуватиме чорну дірку з потужним гравітаційним полем. Але всередині неї «негативна» гравітація темної енергії може призвести до того, що речовина «відскакуватиме» від неї. Якщо зірка буде досить великою, вказує пан Чаплін у своїй статті, електрони, що «відскочили» від неї, перетворяться на власні античастинки - позитрони - які при анігіляції з електронами призведуть до утворення характерного гамма-випромінювання. При цьому спектр випромінювання гіпотетичного об'єкта масою 1 млн мас Сонця в області одиниць МеВ добре узгоджується з розподілом 511 КэВ анігіляційного випромінювання, що приходить з центральної області Галактики. Цей спектр дуже схожий на спектр гамма-спалахів, що дозволяє інтерпретувати їх як результат падіння речовини, але не на чорні дірки, а на зірки з темною енергією. На думку Джорджа Чапліна, Всесвіт рясніє «примордіальними» зірками з темною енергією, що утворилися на зорі розвитку Всесвіту не внаслідок колапсу зірок, а в результаті деформації простору-часу.