Чёрные дыры могут переварить всё, что есть во Вселенной, но процесс извлечения из них информации пока остаётся недоступным
Если верить Google, то Стивен Хокинг – самый известный из живых физиков, а его самая известная работа – информационный парадокс чёрных дыр. Если вы знаете хоть что-то по поводу физики, вот, что вам необходимо узнать. До Хокинга чёрные дыры не представляли собой парадокса. Да, если вы бросите книжку в ЧД, вы больше не сможете её прочесть. Поскольку до того, что пересекло горизонт событий ЧД, уже нельзя дотянуться снаружи. Горизонт событий – замкнутая поверхность, внутри которой поймано всё, даже свет. Поэтому информация никак не вырвется из ЧД, книга пропала. Это неприятно, но физиков это не волнует. Информацию из книги, возможно, и не увидеть, но ничего парадоксального в этом нет.
Хотя теория Эйнштейна даёт точные предсказания для горизонта событий ЧД и пространства-времени в непосредственной близости от него, квантовые поправки могут заметно их изменить
А потом появился Стивен Хокинг. В 1974-м он показал, что ЧД испускают излучение, и это излучение информации не переносит. Оно полностью случайно, кроме распределения частиц как функции от энергии – планковский спектр с температурой, обратно пропорциональной массе ЧД. Если ЧД испускает частицы, она теряет массу, сжимается и нагревается. По прошествии достаточного количества времени и излучения ЧД полностью исчезнет, и информацию, запрятанную в ней, уже не вернуть. ЧД испарилась; книги внутри неё быть уже не может. Так куда делась информация?
Вы можете пожать плечами и сказать: «Ну исчезла, и что с того? Разве мы не теряем информацию постоянно?» Нет, не теряем. По крайней мере, в принципе. На практике мы, конечно, теряем информацию. Если вы сожжёте книгу, вы не сможете прочитать то, что в ней было. Но с фундаментальной точки зрения вся информация, составлявшая книгу, содержится в дыме и пепле.
Всё, что горит, может выглядеть уничтоженным, но все о состоянии этого объекта до того, как он сгорел, в принципе можно восстановить – если отследить всё, что исходит из огня.
Всё оттого, что, по всем известным нам на сегодня данным, законы природы могут идти вперёд и назад во времени – каждое уникальное начальное состояние соответствует уникальному конечному. Не бывает двух разных начальных состояний, которые придут к одному конечному. История с горящей книгой в обратной перемотке выглядит уникально. Если вы очень-очень аккуратно соберёте дым и пепел в нужной последовательности, вы сможете восстановить сожжённую книгу. Это очень маловероятный процесс, и на практике вы его не увидите. Но в принципе это возможно.
Но с чёрными дырами всё не так. При изучении готовой ЧД нет никакой разницы, что её сформировало. В итоге у вас останется только тепловое излучение, которое, в честь первооткрывателя, называют теперь «излучением Хокинга». Вот и парадокс: испарение ЧД – процесс, который невозможно повернуть вспять. Он, как мы говорим, необратим. И это беспокоит физиков, поскольку демонстрирует их непонимание законов природы.
Белая линия – граница горизонта событий вокруг ЧД. Информация изнутри горизонта не может выбраться наружу
Парадокс потери информации в ЧД говорит о внутренней противоречивости наших теорий. Когда мы совмещаем – как сделал это Хокинг в своих расчётах – общую теорию относительности с квантовыми теориями поля в Стандартной Модели, результат получается несовместимым с квантовой теорией. На фундаментальном уровне любое взаимодействие частиц должно быть обратимым. Хокинг продемонстрировал, что из-за необратимости испарения ЧД две этих теории несовместимы.
Кажущийся очевидным источник противоречия состоит в том, что необратимое испарение было выведено без учёта квантовых свойств пространства и времени. Для этого нам понадобилась бы теория квантовой гравитации, а у нас её до сих пор нет. Большая часть физиков поэтому верит, что квантовая гравитация устранит этот парадокс – просто они пока не знают, каким именно образом.
Гравитация, управляемая эйнштейновскими теориями, и всё остальное (слабое, сильное и электромагнитное взаимодействия), управляемые квантовой физикой – два независимых правила, управляющие всем во Вселенной
Но сложность с обвинением квантовой гравитации состоит в том, что на горизонте не происходит ничего интересного – там прекрасно должна работать ОТО. Всё оттого, что сила квантовой гравитации должна зависеть от кривизны пространства-времени, но кривизна на горизонте событий имеет обратную зависимость от массы ЧД. Это значит, что чем больше ЧД, тем меньше ожидаемые квантовые гравитационные эффекты, проявляющиеся на горизонте.
Квантовые гравитационные эффекты должны стать заметными, только когда ЧД достигнет планковской массы, порядка 10 микрограмм. Когда ЧД ужмётся до такого размера, информацию можно будет выпустить благодаря квантовой гравитации. Но в зависимости от того, из чего сформировалась ЧД, до этого момента в ЧД может храниться произвольно большое количество информации. А когда остаётся только планковская масса, очень сложно извлечь такое большое количество информации с таким небольшим остаточным количеством энергии, необходимой для её кодирования.
В последние 40 лет величайшие умы на планете пытались решить эту головоломку. Может показаться странным, что такая нелепая проблема привлекает так много внимания, но у физиков для этого есть уважительные причины. Испарение ЧД – самый хорошо изученный случай взаимодействия квантовой теории и гравитации, и он может оказаться ключом к нахождению правильной теории квантовой гравитации. Решение парадокса было бы прорывом, и, без сомнения, привело бы к концептуально новому пониманию природы.
Пока что большая часть попыток решения парадокса потери информации попадает в одну из четырёх больших категорий, у каждой из которых есть свои плюсы и минусы.
Информация может выходить из ЧД и на ранних этапах, но такого механизма пока открыто не было
1. Информация испускается на ранних этапах. Она начинает просачиваться задолго до того, как ЧД достигает планковской массы. На сегодня это самый популярный вариант. Но пока неясно, каким образом кодировать информацию в излучении, и как обойти результат вычислений Хокинга.
Преимущество этого решения – совместимость с известными нам особенностями термодинамики чёрных дыр. Недостаток – чтобы оно работало, необходимо присутствие какого-то рода нелокальности – пугающего дальнодействия. Что ещё хуже, недавно прозвучало заявление, что если информация испускается на ранних этапах, то ЧД окружены высокоэнергетическим барьером – огненной стеной. Если эта стена существует, тогда принцип эквивалентности, лежащий в основе ОТО, нарушается. Очень непривлекательный вариант.
2. Информация хранится внутри, или выпускается на поздних этапах. В этом случае информация остаётся внутри ЧД, пока квантовые гравитационные эффекты не становятся достаточно сильными при достижении ЧД планковской массы. Затем информация либо испускается при помощи оставшейся энергии, или навечно остаётся в остатках.
Преимущество этого варианта – он не требует изменений ОТО или квантовой теории в тех условиях, в которых они должны, по нашему мнению, оставаться работоспособными. Он ломается именно там, где мы ожидаем: когда кривизна пространства-времени становится слишком большой. Недостаток – некоторые утверждают, что он ведёт к другому парадоксу, к возможности бесконечного порождения пар чёрных дыр в слабом фоновом поле, то есть, вокруг нас. Теоретическая поддержка этого утверждения не очень сильная, но оно всё равно широко используется.
Активные галактики поглощают, а также ускоряют и выбрасывают падающую в них материю, приблизившуюся к их центральной сверхмассивной чёрной дыре. Возможно, информация на фундаментальном уровне тоже теряется.
3. Информация уничтожается. Сторонники этого подхода принимают уничтожение информации после падения в ЧД. Длительное время считалось, что этот вариант приводит к нарушениям закона сохранения энергии, что приводит к другому противоречию. Но в последние годы появились новые аргументы, согласно которым энергия может сохраняться с потерей информации, поэтому этот вариант немного ожил. Но по моим оценкам это решение наименее популярно.
Но, сходным с первым вариантом образом, высказывание чьего-либо мнения решением задачи не считается. Чтобы этот вариант сработал, необходимо поменять квантовую теорию. И такое изменение не должно входить в противоречие с любыми экспериментальными проверками квантовой механики. Это тяжело сделать.
Возможно, то, что мы считаем чёрной дырой, на самом деле, не чёрное; возможно, нюанс в том, как полностью обойти этот парадокс.
4. Нет никаких чёрных дыр. ЧД не формируются, или информация не пересекает горизонт. Эта попытка решения периодически возникает, но особого развития не получает. Преимущество – очевидно, как обойти вывод подсчётов Хокинга. Недостаток – для этого потребуются большие отклонения от ОТО в ситуациях с малой кривизной, поэтому их очень сложно совместить с точными измерениями гравитации.
Существуют несколько других предложений, не попадающие в эти категории, но я не буду – у меня не получится – пытаться обозреть их все здесь. В принципе, вообще не существует хорошей обзорной статьи на эту тему – возможно, потому что сама мысль о компиляции всех решений пугает. Очень много текстов. Потеря информации в чёрной дыре – вне сомнения, самый обсуждаемый парадокс из всех.
Таким он и должен оставаться. Температура ЧД, наблюдаемых нами сегодня, слишком мала, чтобы её можно было напрямую наблюдать. Поэтому в обозримом будущем никто не сможет измерить, что происходит с информацией, пересекающей горизонт. Так что давайте я сделаю предсказание. Через 10 лет проблема всё ещё останется нерешённой.
Стивен Хокинг, в возрасте 73 лет (2015-й) с Ричардом Овендном и Дэвидом Аттенборо, на открытии Уэстонской библиотеки в Оксфорде.
Хокинг недавно отпраздновал своё 75-летие, что само по себе является примечательным достижением. 50 лет назад доктора сказали ему, что он вскоре умрёт, но он упрямо цепляется за жизнь. Парадокс потери информации в ЧД может оказаться ещё более упрямым. Если не появится революционный прорыв, он может пережить нас всех.
Сабин Хоссенфельдер – физик-теоретик, специалист по квантовой гравитации и физике высоких энергий, пишет статьи на научно-популярные темы.
Комментарии (64)
astudent
05.11.2017 14:04Всё, что горит, может выглядеть уничтоженным, но все о состоянии этого объекта до того, как он сгорел, в принципе можно восстановить – если отследить всё, что исходит из огня.
Полнейшая чушь. См. принцип неопределенности Гейзенберга. Восстановить нельзя, в принципе нельзя.
Sychuan
05.11.2017 17:09+1Напишите быстрее Хокингу, Пенроузу и Сасскинду про принцип неопределенности Гейзенберга. Они дураки не знают, что у вас есть решения вопроса, которым они занимаются 40 лет. Наверное, когда они учились в универе, то прогуляли первую лекцию по квантовой механике, когда рассказали про принцип неопределенности.
Но также вы можете почитать например здесь краткое объяснение. Речь идет о том, что волновая функция (пока не коллапсирует) полность детерменирована и сохраняет всю информацию и может быть обернута назад.astudent
05.11.2017 21:51-2Я перечисленных вами авторов не знаю и понятия не имею, чем они занимаются. У меня лишь придирка к процитированному отрывку. Волновая функция может и полностью детерминирована, но измерить и восстановить ее нельзя. В общем, полная чушь в цитате написана.
Кстати у вас орфография хромает.artskep
05.11.2017 22:35Э… А как вы умудрились прочитать статью, понять про парадокс Хокинга и при этом ничего не знать про Хокинга?
Sdima1357
05.11.2017 14:13+1«До Хокинга чёрные дыры не представляли собой парадокса.»
— Порадовало, видимо на статьи Хокинга чернодырянцы все таки подписаны и информация в них пропадает неокончательно.
Ckpyt
05.11.2017 15:33Мы теряем информацию. Постоянно. Непрерывно. Каждое мгновение где-то размагничивается какой-то магнитный сектор, или просто, на него давят магнитным полем и он меняет направление… Или на простой плавающий затвор транзистора приходит напряжение и он запоминает новую информацию. Мой компьютер постоянно что-то пишет на жесткий диск. Скидывается своп, пишутся обновления, качается фильм, скидываются временные файлы сайтов. Все это происходит лишь затем, чтобы через секунду-другую быть перезаписанным.
Куда девается информация, бывшая до этого в ячейках памяти? Она излучается в виде инфракрасного излучения, и принцип неопределенности Гейзенбурга ее убивает в момент излучения…
И вот это вот — настоящая черная дыра, ежесекундно по всему земному шарику и даже за его пределами съедающая зетабайты информации.
Вы только представьте — на каждого человека в мире уже сейчас приходиться по компьютеру!(а может, даже и не одному, если учесть все рабочие мобильники, планшеты, ноутбуки, ПК и суперкомпьютеры).
Население земного шарика на поток в 100кб/c да за сутки = 61931520000000000000 байт в сутки.
Ну как, что ценнее?creker
05.11.2017 16:19+1Все описанное вами не является потерей информации, потому что физика говорит о намного более фундаментальном понятии информации.
Ckpyt
06.11.2017 00:37хм… возможно, я не знаком с вашим понятием информации. Дайте, пожалуйста, определение.
vedenin1980
06.11.2017 01:40В квантовом механике информация это сохранение всех параметров элементарных частиц или их обратимые (унарные) преобразования. То есть любая операция должна быть обратимой во времени, а значит теоретически обращая операции (выполняя обратные операции) из современного состояния Вселенной можно получить любое состояние в прошлом вплоть до большого взрыва.
Грубо говоря квантовый мир это фильм, который можно смотреть в одном направлении, а потом «включить перемотку» (теоретически, конечно) и вернуть его обратно (например, вернуть Землю и Вселенную к моменту вашего рождения). Как вы понимаете, в таком случае ничего потеряться не может (так как всю Вселенную включая ваш компьютер можно вернуть обратно в теории и прочитать все что было на вашем жестком диске в любой момент времени).
А парадокс ЧД стирает часть пленки и делает «перемотку назад» невозможной, так как Вселенная уже не цельная и обратимая. Принцип неопределенности Гейзенбурга говорит только о наблюдателях с внешнего мира, но не стирает саму квантовую информацию.Ckpyt
06.11.2017 03:11Давайте так:
http://www.eslitak.com/index/0-4
рисунок 1.7.
угол альфа = 180 градусов. Только частицы d1- d2- прилетают в один и тот же детектор. Сумеете ли вы восстановить путь каждой частицы и как?
DenimTornado
06.11.2017 11:53А он и не должен восстанавливать путь, не его это задача.
Ckpyt
06.11.2017 13:02Его. Потому что информация о положении спина непрерывно теряется. Теряется БЕЗ каких-либо последствий для окружающего мира.
Его теория информации пришла из классической физики.
В квантовой царит его величество Случай. А квантовый теорвер такая интересная хохма, которая полностью уничтожает возможность восстановить предыдущее состояние частицы.
Боже! Да даже частицы НЕТ! У нас есть поле вероятностей, внутри которого находиться частица.
В квантовом мире определение, приведенное выше, постоянное теряет информацию. Каждую секунду. Непрерывно. Почему?
Вот возьмем, к примеру, эффект Казимира
Никто и никогда не сможет предсказать где родиться и где умрет следующая частица. Излучение Хокинга — чистейшей воды нарушение принципа сохранения информации!
Излучение фотона с поверхности стола — это тоже вероятностный процесс. Понимаете, вероятностный. НЕТ И БЫТЬ НЕ МОЖЕТ таких параметров по которым вы сумеете сэмулировать излучение фотона с одного конкретного атома со 100% точностью.DmitriyN
06.11.2017 14:54Всегда было интересно, что заставляет людей так яростно отстаивать свое невежество.
Слышали что-нибудь о том, что операторы эволюции в квантовой механике унитарны?
erwins22
06.11.2017 17:01Квантовая механика унитарна, т.е. уравнения позволяют считать как в прошлое так и в будущее. В уравнениях всегда сохраняется информация.
До тех пор пока не произойдет коллапс волновой функции. Что такое коллапс никто не знает, точнее слишком много вариантов.
creker
06.11.2017 02:06Это все же не мое понятие, а понятие, принятое в научном сообществе. Я честно пытался сейчас собрать в голове мысли на этот счет и написать что-то осмысленное, но вам уже ответили точно лучше, чем я бы смог. Единственное что могу посоветовать это почитать на счет информационной энтропии, ее удивительной и совершенно случайной связи с энтропией в термодинамике, а так же про квантовый детерминизм и обратимость. Все это вкупе позволит немного зацепить глубину, которая вкладывается в понятие информации в физике. Ну и увидеть, что это все не имеет никакого отношения к той иллюзорной информации, которую мы привыкли понимать — биты в памяти, буквы на бумаге и прочее.
Ezhyg
05.11.2017 17:55Ну как, что ценнее?
Ох, прямо-таки сразу не определишься. С одной стороны «жалкие людишки», с другой — Вселенная…
Эх, была не была, выбираю Вселенную!
Trabant
05.11.2017 20:27Почему вы сравниваете книгу с информацией? Это неверное сравнение? Символы (буквы\цифры) в книге не являются информацией! Это просто символы\знаки, называйте это как угодно. Информация — это то, как мы их интерпретируем. И невозможно эту псевдо-информацию вернуть обратно из ЧД, потому что она туда не попадала. Туда попадал объект, книга. Как можно информацию вообще рассматривать как материальный объект? Ведь информация иллюзорна! Она всеми воспринимаются по разному в зависимости от многих факторов, поэтому и вернуть её невозможно как информацию, ведь непонятно будет как она должна выглядеть после возвращения, ведь она может быть разной и одновременно всем её ожидающим понятной, а это уже совсем другая «физика»…
Pavel-Well
05.11.2017 21:40Согласен с Вами.
По моему, принцип сохранения информации явно лишний в физике.
Этот "закон сохранения" просто не нужен, достаточно других.
Я как раз тот, про кого в статье и написано:
Вы можете пожать плечами и сказать: «Ну исчезла, и что с того? Разве мы не теряем информацию постоянно?»
creker
05.11.2017 22:04Информация — это то, как мы их интерпретируем
Это ваше мнение всего лишь. Информация имеет множество интерпретаций в зависимости от контекста и в физике тоже их достаточно довольно размытых, но в основном ее связывают с энтропией системы. Поэтому не случайно законы сохранения распространяются на информацию тоже. Нужно просто перестать думать о нулях и единицах, или своих мыслях в голове как об информации. Речь о совсем другом понятии, фундаментальном. И на этом уровне ничего никуда исчезнуть не может и аналогии про компьютеры с вопросами «ну исчезло, и что? Она постоянно исчезает» некорректны. По крайней мере, в нашем текущем понимании и во всех наблюдениях, которые у нас есть о мире. Если нарушается закон сохранения, то это конец вообще всей основе физики.Drinko
08.11.2017 17:07Если нарушается закон сохранения
Закон сохранения энергии нарушается при красном смещении из-за расширения вселенной, так что тогда мешает нарушаться закону сохранения информации?
SLY_G Автор
08.11.2017 17:07+1Логикой «сгорел сарай, гори и хата» учёные не пользуются.
А сохранение энергии от расширения не нарушается:
geektimes.ru/post/284888
Tyusha
05.11.2017 20:34Может кто подскажет из знающих? Существует совместное решение для гравитационного и электро-магнитного полей — решения Керра-Ньюмена. Таким образом информация, например, об электрическом заряде не теряется, а магнитный момент «выбрасывается наружу».
Однако никто (насколько мне известно) не нашёл непертурбационного решения гравитационного поля типа ЧД совместно с электрослабым или сильными полями или хотя бы с простеньким модельным полем Янга-Миллса. Я подчёркиваю: нужно точное решение, а не решение по теории возмущений. Ведь может, барионный заряд также не теряется, а находит своё отражение в метрике, как в случае с электрическим зарядом ЧД Керра-Ньюмена. А пока решения нет — ничего нельзя утверждать наверняка про потерю ядерных квантовых чисел в ЧД.
Если у такого решения окажутся нетривиальные глобальные топологические дефекты полей Янга-Миллса, по аналогии с эффектом Ааронова-Бома. Вот в них и информация будет сидеть.
MishaRash
08.11.2017 17:08Решение Керра-Ньюмена вроде как статическое и заряжена только сама чёрная дыра, внешних полей в нём вообще нет. Как из него может следовать сохранение информации о заряде и магнитном моменте?
Tyusha
08.11.2017 19:111. Ну, дыра заряжена, да. Как она такая получится может — значит был электрический заряд у упавшего в неё вещества. И эту информацию мы таким образом знаем.
2. Электростатическое поле ЧД Керра-Ньюмена это не внешнее поле?
kauri_39
05.11.2017 21:05Думаю, для решения парадокса сначала нужно уточнить понятие информации. ЧД поглощает информацию с её носителями в виде фотонов. Но можно предположить, что у информации есть и другой, менее энергичный и более быстрый носитель — продольные волны в плотном вакууме/эфире. И всю "фотонную" информацию можно выразить (перекодировать) через "продольно-волновую" информацию. А для этой информации ЧД не преграда, ведь сверхсветовые продольные волны в среде (вакууме, эфире) не удерживаются гравитацией ЧД, для них не существует горизонта событий.
Обосновано ли такое предположение? Конечно. Как показали споры с некоторыми физиками в ЖЖ — сторонниками ОТО, у них нет выхода кроме как признать пространство некоей плотной средой, что в принципе соответствует представлениям о нём КТП. Потому что единственной альтернативой плотной среды является абсолютная пустота. Она ещё могла прокатить во времена Аристотеля, но не в наше время. И всякий физик является в достаточной степени философом, чтобы отличать изучаемый объект от способа или от теории описания объекта, и не отождествлять пространство с метрическими тензорами или с полями виртуальных частиц.
А если пространство — энергетически плотная среда, то в ней могут распространяться не только световые поперечные волны, но и сверхсветовые продольные волны. Пока они официально не зарегистрированы, но за их существование давно говорит почти мгновенное взаимодействие запутанных частиц — нелюбимое Эйнштейном "чудовищное дальнодействие", доказанное при проверке неравенств Белла. Как показали эксперименты в 2008 году, скорость их взаимодействия превышает световую как минимум в 100 000 раз. Запутанные частицы показывают нам, что могут почти мгновенно обмениваться информацией для соблюдения в своей Вселенной физических законов.
Потом, если пространство — среда, а гравитационные волны — возвратно-поступательные движения среды, побуждающие к таким же движениям тела, попавших в гравволны, то и само гравполе — тоже движение среды, но только поступательное к источнику гравитации, о чём свидетельствуют увлекаемые ею тела, свободно падающие на этот источник. Эта довольно простая мысль руководила израильским физиком Штейнхауэром, который моделировал гравполе ЧД в успешном поиске аналога излучения Хокинга. Аналогом втекающей в ЧД плотной квантованной среды, которая за горизонтом событий (для "фотонной" информации) имеет сверхсветовую скорость, служил поток переохлаждённых атомов рубидия.
Объяснить такое поведение среды можно лишь процессом постоянного поглощения её квантов (эфиронов/микровселенных) внутри частиц материи массивных тел (внутри кварков, плотная упаковка которых, возможно, образует "сингулярности" ЧД). Кванты среды ликвидируются внутри частиц, выводятся из нашего пространства, что будет учитываться при создании квантовой теории гравитации. Поскольку плотность среды в телах постоянно ниже, к ним постоянно притекает, расширяясь и снижая свою плотность, внешняя среда. И это проявляется как известное физикам гравитационное искривление пространства. Возможно, уже в ближайшее время новое поколение физиков прояснит такую природу гравитации и опишет её в новой квантовой теории.
Sdima1357
05.11.2017 21:23продольные волны в плотном вакууме/эфире.
Через эту плотную среду с бесконечной скоростью распространяются продольные волны паров диэтилового эфира и марихуаны. Дух великого Ра ощущается на бесконечном расстоянии от неравенства Белла.Аналогом втекающей в ЧД плотной квантованной среды является вытекание джинна из тысячи и одной ночи которая ликвидируется внутри частиц растворяющихся в нашем пространстве.
Я в восторге.
creker
05.11.2017 22:19Удивительно как научные статьи всегда привлекают как минимум одного последователя всякой околонаучной ереси.
Как миниму
Запутанные частицы показывают нам, что могут почти мгновенно обмениваться информацией для соблюдения в своей Вселенной физических законов.
Нет там никакого обмена информацией. Этот вопрос поднимался, когда пытались искать те самые скрытые параметры, и эта теория была успешно опровергнута как и все последующие попытки. Эйнштейну и другим верующим нужно было просто перестать думать о квантовой физике как о классической. На этом уровне действуют совсем другие законы.
erwins22
05.11.2017 23:27Просто вытащили под другим соусом проблему интерпретации квантовой механики.
diversenok
05.11.2017 23:59Так в том-то и дело, что нет. Квантовая физика подразумевает сохранение информации, поскольку все операторы квантовой механики унитарны. А тут Хокинг раз, и говорит, что для чёрных дыр это не выполняется. Это противоречие с основами, а не проблема интерпретации.
erwins22
06.11.2017 08:50Интерпретации тоже говорят о сохранении информации. В копенгагенской она просто исчезает при измерении, в многомировой сохраняется в графе состояний и т д.
Теряется ли информация при измерении?diversenok
06.11.2017 09:39В парадоксе сложность была в том, что даже предоставленная сама себе система с чёрной дырой эволюционировала во времени необратимо, и переводила чистые состояния в смешанные, чего быть не должно.
А про измерения это отдельная песня. Процесс измерения появляется, когда мы пренебрегаем устройством измерительного прибора (не включая его в рассмотрение). Он вызывает тот самый коллапс волновой функции и, по смыслу, является процессом квантового запутывания наблюдателя и системы с точки зрения самого наблюдателя. В замкнутой же системе (если мы включим внутрь неё измерительный прибор и наблюдателя) ничего не теряется — такая система эволюционирует унитарно и обратимо во времени.erwins22
06.11.2017 10:34Вообще то в разных интерпретациях все по разному. В одних теряется, в других просто копируются все состояния в разные варианты бытия.
Просто тема интерпретации квантовой механики признана скорее философской и не разрешимой, а тут пока еще нет. Лет через 10 «куда девается информация из чёрных дыр» будет философским вопросом.
vics001
06.11.2017 03:00Возможно, мой вопрос наивный, но попытаюсь спросить. Для стороннего наблюдателя процесс попадания тела в черную дыру является бесконечно долгим, да существует конечный момент, когда с телом уже невозможно связаться никаким способом, но тело все равно еще не пересекло горизонт событий.
Получается для стороннего наблюдателя парадокс потери информации никогда не наступит?
Для тела же парадокс не наступает по другим причинам.DmitriyN
06.11.2017 15:07Падать бесконечное время в черную дыру можно только если это абсолютно сферическая черная дыра в абсолютном вакууме, и то, только при условии, что падающий — пробное тело бесконечно малой массы. В противном случае горизонт тоже двигается и с ним можно встретиться за вполне конечное время (упрощенно).
Sdima1357
06.11.2017 15:22с ним можно встретиться за вполне конечное время
И какой скоростью/энергией будет обладать пробное тело в момент пересечения горизонта?DmitriyN
06.11.2017 15:32Несмотря на то, что Вы очевидно пытаетесь потроллить, я все-таки уточню, в каком фрейме и в какой ситуации?
Sdima1357
06.11.2017 15:40Пробное тело — протон падающий из почти бесконечности. Позиция в пространстве/времени — точно на горизонте. Скорость и энергия в любой выбранной Вами системе отсчета(кроме собственной системы отсчета протона, где скорость всегда ноль, а масса= массе покоя)
DmitriyN
06.11.2017 16:06Я думаю, для протона эта задача довольно нетривиальна :) Вот здесь немного описан процесс для сферических оболочек http://aip.scitation.org/doi/abs/10.1063/1.2840436?journalCode=apc
Sdima1357
06.11.2017 17:51Можно переформулировать наоборот. Протон находится в потенциальной яме. Может ли быть эта яма глубже чем энергия массы покоя протона?
Trabant
06.11.2017 20:23Информация — это как дырка в бублике, она существует только в случае присутствия бублика, и если бублик бросить в ЧД или разложить на атомы то куда денется дырка?.. вот вот, и точно так же если вернуть бублик из ЧД обратно, то дырка снова появится в бублике и неважно какими свойствами обладает информация (дырка в бублике). Ведь каждый в дырке может видеть «свою личную, понятную лишь ему информацию», а ведь визуально дырка в бублике одинакова, но как быть после возвращения дырки из ЧД? Ведь информация не может быть разной из одной и той же дырки))), а они будет после возвращения любой. И это не устроит тех кто ждал обратно именно свою информационную дырку.
Jeyko
06.11.2017 21:36Больше меня поражает что Хокинг до сих пор функционирует! А ещё больше, что Дэвид Аттенборо от него не отстает! Помню его ещё в начале восьмидесятых и фильм и книгу его. И его самого там. Он для меня был уже в возрасте на фотографиях! И тут я их вижу вместе!
mad_god
06.11.2017 23:09ха-ха, отследить то, что исходит от огня.
Вот пример: у нас были числа (параметры) 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9. От огня мы получили 5, 5, 5, 7, 3, 9, 9. Какая 5 состояла из суммы 2 и 3? Какая 5 состояла из разности 9 и 4? Какая 5 была изначально?
Если мы не считываем информацию немедленно, мы её неизбежно теряем, остаётся лишь тот уровень, который мы используем в книгах и компьютерах, искуственно поддерживающийся или стабильно существующий в природе, вроде группы камней в виде сонета Шекспира.JhonCar
08.11.2017 17:15В конечном итоге остается только память обо всем этом, в виде синаптической связи.
SergeyMax
08.11.2017 17:02Мне кажется, рассуждение об информации как о некоей книге, которая сгорела, а потом почему-то не может быть восстановлена только всех запутывает. Более понятным было бы сказать, что при испарении чёрной дыры не выполняется закон сохранения электрического заряда, что, собственно, нарушает закон сохранения электрического заряда. И именно это непонятно.
SLY_G Автор
08.11.2017 17:03Электрический заряд у ЧД есть, тут как раз всё в порядке.
Нарушается закон сохранения барионных чисел. Но это слишком долго объяснять, поэтому все пишут про «книгу».
donec
08.11.2017 17:03Похоже на вселенский garbage collector.
diversenok
08.11.2017 18:06Ага, а туннелирование похоже на проблему в алгоритме расчёта столкновений, иногда приводящую к прохождению сквозь текстуры. Да и вообще, вся квантовая физика работает на ленивых вычислениях =)
me21
08.11.2017 17:04Так а как с нашей точки зрения книга может попасть внутрь чёрной дыры? Относительно внешнего наблюдателя книга должна бесконечно долго приближаться к горизонту событий, никогда его не пересекая… Тогда и информация внутрь чёрной дыры попасть не может. Нет?
n0b
08.11.2017 17:04до этого момента в ЧД может храниться произвольно большое количество информации
Так вот он какой накопитель информации будущего!
Даешь память в телефоне на черных дырах (черных дырочках)!
Дело за малым — понять как извлекать информацию :)
JustDarker
08.11.2017 17:04> А потом появился Стивен Хокинг. В 1974-м он показал, что ЧД испускают излучение, и это излучение информации не переносит.
А разве само по себе наличие излучения не является информацией?SLY_G Автор
08.11.2017 17:05Оно никак не связано с тем, что упало в ЧД. Что-то упало, что-то излучилось — разные вещи. Дыра исчезла, и информация об упавшем потерялась навсегда.
emptycat
08.11.2017 17:05Физики в этом парадоксе нет, а только голая математика, не имеющая никакого отношения к реальности. Не удержусь и приведу прекрасную цитату Станислава Лема, которая прекрасно это объясняет:
«Давайте представим себе портного-безумца, который шьет всевозможные
одежды. Он ничего не знает ни о людях, ни о птицах, ни о растениях. Его не
интересует мир, он не изучает его. Он шьет одежды. Не знает, для кого. Не
думает об этом. Некоторые одежды имеют форму шара без всяких отверстий, в
другие портной вшивает трубы, которые называет „рукавами“ или „штанинами“.
Число их произвольно. Одежды состоят из разного количества частей. Портной
заботится лишь об одном: он хочет быть последовательным. Одежды, которые
он шьет, симметричны или асимметричны, они большого или малого размера,
деформируемы или раз и навсегда фиксированы. Когда портной берется за
шитье новой одежды, он принимает определенные предпосылки. Они не всегда
одинаковы, но он поступает точно в соответствии с принятыми предпосылками
и хочет, чтобы из них не возникало противоречие. Если он пришьет штанины,
то потом уж их не отрезает, не распарывает того, что уже сшито, ведь это
должны быть все же костюмы, а не кучи сшитых вслепую тряпок. Готовую
одежду портной относит на огромный склад. Если бы мы могли туда войти, то
убедились бы, что одни костюмы подходят осьминогу, другие — деревьям или
бабочкам, некоторые — людям. Мы нашли бы там одежды для кентавра и
единорога, а также для созданий, которых пока никто не придумал. Огромное
большинство одежд не нашло бы никакого применения. Любой признает, что
сизифов труд этого портного — чистое безумие.
Точно так же, как этот портной, действует математика. Она создает
структуры, но неизвестно чьи. Математик строит модели, совершенные сами по
себе (то есть совершенные по своей точности), но он не знает, модели
ч_е_г_о он создает.»
То есть Хокинг пытается натянуть костюм осьминога на дерево и само собой ничего не получается. В реальной природе нет никаких предпосылок к сохранению информации. Есть законы сохранения энергии, импульса и момента импульса. Вообще понятие информации имеет смысл использовать только для систем передачи сигналов и в рамках математической модели Шеннона.
jeConf
08.11.2017 17:06Забавные тут бывают аргументы: «Я не понял (не разобрался) что такое эта ваша информация, а значит это какая-то ерунда». Нет, не ерунда.
TrueAntiAdmin
08.11.2017 17:06Как насчет того, что каждая черная дыра, это любая другая черная дыра, следовательно, она не может исчезнуть, пока не исчезнут все черные дыры. ЧД = ЧД. ЧД = ЧД*9999 в третьей степени, разделить на количество дней в году — всё = получится ЧД.
А кроме шуток, почему все физики, ну почти все, ищут физическое свойство объекта, вместо самого объекта? Мы же знаем ответ, правда. Первобытные люди только путём спонтанного опыта узнали, куда девается вода при нагревании, а еще чуть поумнев на собственном опыте, смогли поставить на промышленные рельсы получение химических элементов путём изменения физического состояния вещества. Так кто вам сказал, что информации нет?)))
Все эти абсолютные понятия только опора на пути, но не конечный результат.
voyager-1
creker
Вот и я все ждал, когда в статье всплывет хотя бы упоминание голографического принципа, который, собственно, переубедил Хокинга.
wych-elm
Так в статье это вариант № 2 — информация хранится в черной дыре, разве нет?
creker
Я не настолько эксперт, но судя по моему приземленному трактованию написанного, там кажется речь о другом. Голографический принцип говорит о сохранении информации на поверхности черной дыры. О кодировании информации о 3х мерном пространстве на 2х мерную поверхность черной дыры, голограмму.
Sychuan
И как это решает прадокс? С испарением ЧД уменьшается и площадь ее поверхности. Куда девается информация это никак не проясняет.
creker
Информация никуда не делась, в этом и смысл. Черная дыра что-то поглотила — информация оказалась на ее поверхности. Математика говорит, что поверхность объема позволяет полностью описать все, что находится внутри этого объема. Вплоть до каждой элементарной частицы, полное и исчерпывающее описание. Это голограмма. Тем самым, радиация Хокинга является не каким-то пережеванным мусором как это считалось, а коррелируют с этой информацией на поверхности, тем самым, восстанавливая ее обратно.
Это как я это понял, я все же даже отдаленно не физик. Но голографический принцип успокоил Хокинга, который после этого заключил, что информационный парадокс разрешен.
diversenok
Стоит добавить, что доказано это было только в пространстве анти-де Ситтера (постоянная отрицательная кривизна). И несмотря на то, что наше пространство таковым не является, сам факт доказательства показывает, что в изначальных рассуждениях Хокинга была ошибка. В нашем случае механизм может немного отличаться.