Узнать рейтинг Joomla.
Здесь можно найти шаблоны joomla 3.

«Звуковая черная дыра» поможет решить парадокс, сформулированный Стивеном Хокингом

Черные дыры до сих остаются одними из самых загадочных объектов во вселенной. Когда-то в их существование мало кто верил. И то, что они имеются в реальности, описывалось лишь в различных физических моделях. Вопрос заключается в том, как изучить то, что находится на расстоянии миллионов световых лет от нашей планеты? Возможно, ответ на него сможет дать «звуковая черная дыра», которая также поможет решить и один из парадоксов, возникших еще при исследованиях Стивена Хокинга. Но что такое «звуковая черная дыра»? Давайте разбираться.

Для начала нам нужно немного окунуться в историю. Еще в 1974 году Стивен Хокинг выдвинул предположение о том, что черная дыра на самом деле не черная. Ее черный цвет обусловлен тем, что гравитация в области горизонта событий настолько сильна, что даже лучи света не могут преодолеть это воздействие. Хокинг при этом предполагал, что структура пространства-времени на горизонте событий будет испытывать «квантовые колебания». То есть в этот момент пары частиц и античастиц могут освобождаться от воздействия гравитации и появляться по обе стороны от горизонта событий.

Этот процесс был назван «Излучением Хокинга». Благодаря «квантовым колебаниям», рождающиеся из вакуума черной дыры пары частица-античастица возникают вблизи горизонта событий черной дыры и одна из них «падает» внутрь черной дыры, а другая «улетает». Из закона сохранения энергии следует, что «упавшая» за горизонт событий частица должна обладать отрицательной энергией, в то время, как «улетевшая» должна обладать энергией положительной. Другими словами, черные дыры теряют энергию при излучении. Они медленно испаряются и сжимаются, в конечном счете полностью исчезая.

В чем заключается парадокс черных дыр

Проблема в том, что, согласно расчетам Хокинга, излучение черной дыры будет случайным. Это означает, что испаряющаяся черная дыра разрушает информацию, а квантовая физика основывается на предпосылке, что информация никогда не теряется. Это и есть главный парадокс, заключенный в исследовании природы черных дыр.

Что такое «Звуковая черная дыра»

Много лет назад физик-теоретик Билл Унру утверждал, что идеи Хокинга о горизонтах событий черных дыр должны также применяться к «звуковым горизонтам». Звуковой горизонт — это, грубо говоря, аналог горизонта событий, применяемый к звуковым волнам с той лишь разницей, что в черных дырах в качестве единицы измерения скорости используется скорость света, а в «звуковых черных дырах» — скорость звука.

В 2016 году Джефф Штайнхауэр из Техниона (Израильского технологического института) в городе Хайфе, Израиль, в одном из экспериментов воссоздал условия для возникновения того самого «звукового горизонта», ускоряя жидкость из атомов рубидия-87 до сверхзвуковой скорости. В том же году удалось обнаружить и аналог Излучения Хокинга. Квантовые единицы звука, названные фононами, появлялись парами, и один фонон направлялся по течению движущейся жидкости, в то время как другой уходил вверх по течению и «убегал».

Теперь, спустя три года, усовершенствованный аппарат позволил «проверить предсказания Хокинга». В своей новой работе Штайнхауэр и трое его сотрудников обнаружили, что их звуковое излучение не несет информации.

«Открытие дает нам намеки на информационный парадокс. Тепловая форма спектра говорит о том, что излучение Хокинга не несет никакой информации. Таким образом, мы должны искать информацию в другом месте, чтобы решить его.»

Ключевой вопрос заключается в том, можно ли рассматривать пространство-время на горизонте событий черной дыры как непрерывное. Новые данные подтверждают, что в случае с жидкостью, течение которой, как известно, непрерывно, парадокс все еще сохраняется, так как энергия «звуковой черной дыры», уменьшаясь, приводит к потере информации.

Но есть большая загвоздка: условие, выполнимое для жидкостей, может не работать для пространства-времени, которое не обязательно может иметь непрерывный ход в области горизонта событий черной дыры. Наличие «прерываемого» течения времени в области горизонта событий могло бы объяснить парадокс, связанный с потерей информации, ведь в этом случае пары частиц, образующиеся в результате Излучения Хокинга, не исчезают бесследно, а просто «переходят на другой уровень» пространства-времени.

Таким образом, если удастся смоделировать «прерывистое» течение в рамках экспериментов со «звуковой черной дырой», мы сможем разрешить парадокс, связанный с исчезновением информации, возникающей в области горизонта событий черных дыр.

https://hi-nru

 

Ученые добились успеха в квантовой телепортации

августа 13, 2019

До сих пор квантовая телепортация достигалась только для кубитов, хотя и на впеча

Ученые поняли, как мозг запоминает последовательность событий

августа 12, 2019

Наша память является крайне интересным с точки зрения медицины и физиологии явле

Российские космологи получили престижную награду в области физики

августа 11, 2019

Российские ученые-космологи РАН Алексей Старобинский и Рашид Сюняев, а также их к

Ученые научились определять самые опасные разряды молний

августа 09, 2019

В мире каждую секунду случается не меньше 50 ударов молний, некоторые из которых на

Ученые рассказали о преимуществах двуязычия для мозга

августа 08, 2019

Ученые из Юлихского исследовательского центра, Германия, рассказали о преимущест

            Вятский государственный университет Ставропольский государственный аграрный университет