«Парадокс потери информации» в черных дырах — проблема, которая преследует физиков в течение последних 40 лет, — может вовсе не существовать. Порвите документ — и его можно по клочкам собрать обратно. Сожгите книгу, и в теории можно сделать то же самое. Но отправьте информацию в черную дыру — и она будет потеряна навсегда. Так считали физики много лет. Однако были и противоположные мнения, и одна из последних работ говорит в пользу этого.

«По нашей работе, информация не исчезает, попадая в черную дыру, — говорит Дежан Стойкович, доктор наук и профессор физики Университета Буффало. — Она просто не исчезает».

Исследование Стойковича было опубликовано в конце прошлого месяца в Physical Review Letters, и Аншуль Саини выступил соавтором. Работа описывает, как взаимодействие частиц, испускаемых черной дырой, может раскрыть информацию о том, что лежит внутри, например, характеристики объекта, с которых начала свое формирование черная дыра, и характеристики материи и энергии, поглощенных дырой.

Открытие может быть чрезвычайно важным, говорит Стойкович, потому что даже физики, которые считали, что информация не пропадает в черных дырах, не могли математически показать, как это происходит. Новая работа демонстрирует конкретные расчеты, показывающие сохранение информации, говорит ученый.

Исследование знаменует собой значительный шаг на пути к решению «парадокса потери информации», над которым физики ломали головы с тех пор, как Стивен Хокинг впервые предположил, что черные дыры могут излучать энергию и испаряются со временем. Это породило огромные проблемы в физике, поскольку означало, что информация внутри черной дыры может быть безвозвратно утрачена, если черная дыра испарится — а это уже грубое нарушение принципов квантовой механики, которая утверждает, что информация должна сохраняться.

Информация, скрытая во взаимодействии частиц

В 1970-х годах Хокинг предположил, что черные дыры способны излучать частицы, и что потери энергии в этом процессе приводят к тому, что черные дыры сокращаются и в конечном итоге исчезают. В дальнейшем Хокинг также пришел к выводам, что частицы, испускаемые черной дырой, не оставляют никаких намеков на то, что прячется внутри, а это значит, что любая информация, попавшая в черную дыру, будет полностью потеряна после того, как дыра испарится.

Хотя позже Хокинг признал, что был неправ, и что информация может покидать черные дыры, тем того, можно ли восстановить информацию из черной дыры, остается предметом обсуждения.

Новая работа Стойковича и Саини проливает свет на это обсуждение.

Вместо того, чтобы смотреть только на частицы, испускаемые черной дырой, ученые также принимают во внимание тонкие взаимодействия между частицами. Таким образом, обнаружилось, что наблюдатель, который находится за пределами черной дыры, может восстановить информацию о том, что находится в ней.

Взаимодействия между частицами могут варьироваться от гравитационного притяжения до обмена посредниками, вроде фотонов, между частицами. Существование таких «корреляций» известно уже давно, но многие ученые не принимают их всерьез.

«В соответствующих расчетах такие корреляции часто игнорируются, так как кажутся малыми и не влияющими ни на что, — говорит Стойкович. — Наши конкретные вычисления показывают, что несмотря на то, что изначально корреляций мало, со временем их становится достаточно много, чтобы влиять на результат».