Читаем Краткие ответы на большие вопросы полностью

Предположим, гравитации не существует, а пространство-время абсолютно плоское. Это можно сравнить с совершенно безжизненной пустыней. Такое место обладает двумя типами симметрии. Первый называется трансляционной симметрией. Если перемещаться в такой пустыне от одной точки к другой, то вы не заметите никаких изменений. Второй тип – вращательная симметрия. Если встать в какой-то точке пустыни и начать поворачиваться, вы тоже не заметите никаких различий в том, что открывается перед глазами. Такие симметрии также встречаются в «плоском» пространстве-времени, в пространстве-времени, которое существует при отсутствии материи.

Но если что-то поместить в эту пустыню, симметрия будет нарушена. Допустим, в пустыне появились гора, оазис и несколько кактусов: в таком случае в разных точках и различных направлениях она будет выглядеть иначе. Это справедливо и в отношении пространства-времени. Если в пространстве-времени размещены объекты, то и трансляционная, и вращательная симметрии будут нарушены. Введение объектов в пространство-время и создает гравитацию. Черная дыра – это область пространства-времени с сильной гравитацией; пространство-время в ней сильно искажено, и можно ожидать, что симметрия там нарушена. Однако при удалении от черной дыры искривление пространства-времени становится все более слабым. Очень далеко от черной дыры пространство-время выглядит как совершенно плоское.

В далекие 1960-е годы Г. Бонди, A. Метцнер, M. ван дер Бург и Р. Сакс сделали поистине удивительное открытие: пространство-время на большом удалении от материи обладает бесконечным набором симметрий, которые назвали супертрансляционными. Каждая из таких симметрий связана с сохраняющимися величинами, которые называются супертрансляционными зарядами. Сохраняющаяся величина – это величина, которая не изменяется в процессе эволюции системы. Это обобщения более знакомых сохраняющихся величин. Например, если пространство-время не изменяется во времени, тогда сохраняется энергия. Если пространство-время выглядит одинаково в различных точках пространства, тогда сохраняется импульс. Примечательным в открытии супертрансляций является то, что на большом расстоянии от черной дыры существует бесконечное количество сохраняющихся величин. Именно эти законы сохранения дают необычное и неожиданное представление о процессах в гравитационной физике.

В 2016 году я вместе со своими соавторами Малкольмом Перри и Эндрю Строминджером пытался применить эти новые результаты с имеющими к ним отношение связанными величинами для разрешения информационного парадокса. Мы знаем, что черная дыра обладает тремя явными параметрами: массой, зарядом и параметром вращения. Это классические заряды, о которых давно известно. Однако черная дыра содержит еще и супертрансляционный заряд. Возможно, черные дыры представляют собой нечто большее, чем мы думаем. На самом деле они не лысые и не с тремя волосками, а обладают большим количеством супертрансляционных волос.

Эти супертрансляционные волоски могут содержать закодированную информацию о том, что находится внутри черной дыры. Вероятно, супертрансляционные заряды содержат не всю информацию, но остальную можно получить благодаря дополнительным сохраняющимся величинам, суперротационным зарядам, ассоциированным с некими дополнительными связанными симметриями – суперротациями, о которых пока мало что известно. Если это верно и всю информацию о черной дыре можно понять в показателях ее «волос», то, возможно, потери информации и не происходит. Эта идея недавно получила подтверждение в новейших исследованиях. Строминджер, Перри, я и аспирантка Саша Хако выяснили, что эти суперротационные заряды могут отвечать за всю энтропию любой черной дыры. Квантовая механика остается в силе, и информация хранится на горизонте, на поверхности черной дыры.

Известными характеристиками черной дыры по-прежнему остаются ее общая масса, электрический заряд и вращение снаружи горизонта событий, но сам горизонт событий содержит информацию, дополняющую эти три характеристики, необходимую для того, чтобы понять, что упало в черную дыру. Процесс познания продолжается, но информационный парадокс остается неразрешимым. Впрочем, я оптимист и надеюсь, что мы движемся в правильном направлении. Следите за новостями.

6

Возможно ли путешествие во времени?

В научной фантастике искривление пространства и времени – обычное дело. Его используют для быстрого перемещения по Галактике или для путешествий во времени, но научная фантастика сегодняшнего дня зачастую становится научным фактом дня завтрашнего. Так каковы шансы путешествий во времени?

Идея о том, что пространство и время могут искривляться, или искажаться, возникла совсем недавно. Более двух тысяч лет аксиомы эвклидовой геометрии считались самоочевидными. Те из вас, кому приходилось учить геометрию в школе, могут помнить одно из следствий этих аксиом: сумма углов треугольника равна 180 градусам.

Перейти на страницу:

Все книги серии Большая наука

Похожие книги

Бывшие люди
Бывшие люди

Книга историка и переводчика Дугласа Смита сравнима с легендарными историческими эпопеями – как по масштабу описываемых событий, так и по точности деталей и по душераздирающей драме человеческих судеб. Автору удалось в небольшой по объему книге дать развернутую картину трагедии русской аристократии после крушения империи – фактического уничтожения целого класса в результате советского террора. Значение описываемых в книге событий выходит далеко за пределы семейной истории знаменитых аристократических фамилий. Это часть страшной истории ХХ века – отношений государства и человека, когда огромные группы людей, объединенных общим происхождением, национальностью или убеждениями, объявлялись чуждыми элементами, ненужными и недостойными существования. «Бывшие люди» – бестселлер, вышедший на многих языках и теперь пришедший к русскоязычному читателю.

Дуглас Смит , Максим Горький

Публицистика / Русская классическая проза
Этика Михаила Булгакова
Этика Михаила Булгакова

Книга Александра Зеркалова посвящена этическим установкам в творчестве Булгакова, которые рассматриваются в свете литературных, политических и бытовых реалий 1937 года, когда шла работа над последней редакцией «Мастера и Маргариты».«После гекатомб 1937 года все советские писатели, в сущности, писали один общий роман: в этическом плане их произведения неразличимо походили друг на друга. Роман Булгакова – удивительное исключение», – пишет Зеркалов. По Зеркалову, булгаковский «роман о дьяволе» – это своеобразная шарада, отгадки к которой находятся как в социальном контексте 30-х годов прошлого века, так и в литературных источниках знаменитого произведения. Поэтому значительное внимание уделено сравнительному анализу «Мастера и Маргариты» и его источников – прежде всего, «Фауста» Гете. Книга Александра Зеркалова строго научна. Обширная эрудиция позволяет автору свободно ориентироваться в исторических и теологических трудах, изданных в разных странах. В то же время книга написана доступным языком и рассчитана на широкий круг читателей.

Александр Исаакович Мирер

Публицистика / Документальное