Как да извлечем информация от черната дупка

Феноменът квантова телепортация може да помогне на информацията за частиците, погълнати от черна дупка, да „избяга“ от нея и да се върне в Космоса.

Това може да се провери експериментално, ако човек някога успее да се добере до хоризонта на събитията на такъв обект, твърдят физици статия в електронната библиотека на Корнуелския университет.

Черните дупки, възникващи в резултат на гравитационен колапс на масивни звезди, притежават толкова силно привличане, че то не може да се преодолее, без да се превиши скоростта на светлината. Никакви обекти или излъчване не могат да се измъкнат от границата на въздействие на черната дупка, известна като хоризонт на събитията.

Прочутият британски астрофизик Стивън Хокинг е предсказал, че съдбата на частиците, раждащи се до хоризонта на събитията, може силно да се отличава – една от двойките може да попадне зад него и да изчезне от нашия свят, а втората може да остане „на свобода“. По такъв начин черните дупки трябва да се явяват източник на потока елементарни частици, получил названието „лъчение на Хокинг“. Благодарение на това лъчение черните дупки могат постепенно да се „изпаряват“.

Почти четири десетилетия учените спорят за природата на това лъчение. Проблемът се заключава в това, че ако черните дупки наистина се държат така, както ги описва Хокинг, то тогава информацията за състоянието на материята, попадаща в тях заедно с поглъщаната „храна“, ще се губи безвъзвратно с тяхното изпарение, което пряко противоречи на законите на квантовата механика.

Шон Карол (Sean Carroll) от Калифорнийския технологичен университет в Пасадена (САЩ) и колегите му разработили „план за бягство“ на информацията от черната дупка, който да не нарушава всички закони на класическата и квантовата физика, и разказали как подобен експеримент може да се проведе на практика.

За неговото осъществяване са необходими три неща – астронавт на хоризонта на събитията, електрон в неговите ръце и информация за спина – посоката на въртене – на черната дупка. Измервайки спина на черната дупка и това, какви свойства притежават частиците светлина, пораждани от лъчението на Хокинг, астронавтът пуска електрона зад хоризонта на събитията, като го губи безвъзвратно, без възможност да разбере неговата съдба.

Но както показват изчисленията на екипа на Карол, неговата съдба все пак може да се проследи – за това е достатъчно още веднъж да се измери спина на цялата черна дупка и свойствата на „избягалите“ фотони от лъчението на Хокинг.

Причината да се случва това е, че електронът се „заплита“ на квантово ниво с фотона, който остава в черната дупка, и при измерването на състоянието на „избягалите“ частици информацията за свойствата на електрона, в съответствие със законите на квантовата механика, ще бъде телепортирана извън пределите на черната дупка.

Разбира се, подобен експеримент едва ли някога ще може да се осъществи на практика – все още учените не разполагат с методи да измерват мигновено спина на цялата черна дупка и да провеждат мигновени наблюдения на индивидуалните частици, които възникват в резултат на формирането на лъчението на Хокинг.

И все пак дори теоретичното обяснение на това, как информацията може да извършва подобно „бягство“, оставя надежда, че учените в крайна сметка ще успеят да примирят квантовата физика и теорията на относителността на Айнщайн и да формулират квантова теория на гравитацията.