Naujo prieštaringai vertinamo tyrimo rezultatai byloja, kad beveik visa informacija, įkrentanti į juodąsias skyles, iš jų ištrūksta.
Mokslinis darbas nurodo, kad vieną dieną juodąsias skyles galima bus naudoti kaip neįtikėtinai tikslius kvantinius kompiuterius, jei prieš tai pavyks įveikti didžiules teorines ir praktines kliūtis, – praneša portalas „newscientistspace.com”.
Manoma, kad juodosios skylės sunaikina bet ką, kas peržengia paskutinę ribą, vadinamą įvykių horizontu. 1970 metais mokslininkas Stivenas Hokingas, pasinaudodamas kvantine mechanika, įrodė, kad juodosios skylės skleidžia spinduliavimą. Todėl laikui bėgant šios skylės visiškai išgaruos.
Iš pradžių mokslininkas manė, kad šis reiškinys, pavadintas „Hokingo spinduliavimu”, yra toks atsitiktinis, kad jame negali būti koduojama jokia informacija, kas įkrito į juodąją skylę. Bet tai prieštaravo kvantinės mechanikos taisyklei, bylojančiai, kad kvantinė informacija niekada neprarandama. Galų gale 2004 metų viduryje S.Hokingas pakeitė savo nuomonę ir pripažino pralaimėjęs lažybas mokslininkams, tvirtinusiems, kad juodosios skylės informacijos nenaikina.
Ginčas dar toli gražu nėra išspręstas, – sakė Perimetro instituto (Kanada) mokslininkas Danielis Gotesmanas: „S.Hokingas savo nuomonę pakeitė, bet nepakeitė daugelis kitų žmonių. Vis dar yra daug neatsakytų klausimų, kas ten vyksta iš tikrųjų”.
Dabar Masačiūsetso technologijų instituto (JAV) mokslininkas Setas Loidas, pasinaudojęs prieštaringai vertinamu kvantiniu modeliu, vadinamu galutinės būsenos projekcija, išsprendė šį paradoksą. Modelyje numatyta, kad esant tam tikroms kraštutinėms sąlygoms, pavyzdžiui, intensyviai juodosios skylės gravitacijai, objektams, kurių elgsenai paprastai būna keletas pasirinkimų, belieka tik vienas kelias. Pavyzdžiui, jei į juodąją skylę būtų metama moneta, ji visada nukristų tik herbu į viršų.
Dėl to informacija gali ištrūkti iš juodosios skylės be jokių dviprasmybių ar interpretavimo variantų. Informacija ištrūksta per kvantinį procesą, vadinamą surištumu (entanglement), kai objektai nėra tarpusavy nepriklausomi, jei tarp jų būta sąveikos ar jiems teko patirti tuos pačius procesus. Jie tampa susietais arba surištais taip, kad vieno objekto keitimas būtinai keičia antro būseną, nepriklausomai nuo to, koks atstumas juos skiria.
Juodosiose skylėse S.Hokingo spinduliavimas atsiranda vos peržengus įvykių horizonto ribą, ir jį sudaro du komponentai: vienas paliekantis juodąją skylę, o kitas krenta į tašką, vadinamą juodąja skyle.
Šie komponentai yra surišti. Taigi, kai tik materija, traukiama į juodąją skylę, pradeda sąveikauti su į juodąją skylę krentančiu S.Hokingo spinduliavimo komponentu juodosios skylės taške, ši sąveika tučtuojau keičia S.Hokingo spinduliavimą, kuris ištrūko iš juodosios skylės. Kadangi pagal galutinės būsenos projekcijos modelį tokia sąveika gali būti tik vienkryptė, spinduliavimas teikia informaciją apie materiją, esančią juodosios skylės viduje.
D.Gotesmanas su kolega Džonu Preskilu iš Kalifornijos technologijų instituto (JAV) nustatė, kad ankstesni kitų mokslininkų atlikti skaičiavimai naudojant šį modelį informacijai ištrūkti leisdavo tik tam tikrais krentančios materijos ir krentančio S.Hokingo spinduliavimo sąveikos atvejais. Dabar S.Loidas apskaičiavo, kad šis procesas yra gana griežtai apibrėžtas – sąveikų atsitiktinė prigimtis reiškia, kad sistema yra beveik idealiai surišta.
Tai verčia manyti, kad ištrūkstančiame S.Hokingo spinduliavime yra beveik visa informacija apie materiją, pavyzdžiui, kosminį laivą, kuri įkrenta į juodąją skylę. Pasak S.Loido, daugiausia, ką galima prarasti, yra pusė kvantinio informacijos vieneto kubito.
„To kosminio laivo keleiviai norėtų šiokių tokių garantijų, kad kai nukris į tą juodąją skylę ir bus sutrėkšti į vieną tašką, jie galės būti atkurti. Ėmusis tam tikrų paprastų apsisaugojimo priemonių, keliautojai būtų beveik tokie patys, o skirtumas būtų mažesnis už atomą”, – sakė mokslininkas.
Jis taip pat tvirtina, kad jo darbas leidžia manyti, jog juodąsias skyles būtų galima panaudoti kaip kvantinius kompiuterius: „Mes turėtume sugebėti atrasti būdą iš esmės programuoti juodąją skylę, paleisdami į ją tinkamą materijos rinkinį”.
Tačiau, siekiant atkurti materiją ar pasinaudoti kvantiniu kompiuteriu, reikėtų suvokti konkrečios juodosios skylės savybes, – sakė D.Gotesmanas. „Ir taip pat reikėtų surinkti absoliučiai visus S.Hokingo spinduliavimo fragmentus, nes kosminis laivas būtų paskirstytas visur, kada nors pateko į juodąją skylę. Taigi, tuomet reikėtų išsiaiškinti, kurios dalelės priklauso kosminiam laivui, o kurios – kitiems dalykams. Ir tai nėra tikėtina”, – sakė mokslininkas.
S.Loidas su šia nuomone sutinka. Supratimas, kaip iškoduoti iš juodosios skylės sklindantį S.Hokingo spinduliavimą, pareikalaus iš mokslininkų susieti kvantinę fiziką ir bendrąją reliatyvumo teoriją taip, kad būtų gauta vientisa kvantinės gravitacijos teorija, o siekti šio tikslo, kaip iki šiol paaiškėjo, taip pat nėra lengva ir kol kas dar nepavyko. „Kol nesuvoksime kvantinės gravitacijos, tol juodoji skylė „Linux” neveiks”, – juokavo mokslininkas.
Bet, nepaisant praktinių sunkumų, D.Gotesmano teigimu, moksliniame darbe yra ir rimtesnis teorinis trūkumas. Nepaisant fakto, kad prarandama tik pusė kubito informacijos, „žiūrint iš fundamentalaus atskaitos taško, nėra realaus skirtumo tarp nedidelio kiekio prarastos informacijos ir didelio kiekio prarastos informacijos”, – sakė mokslininkas.
„Standartinėje kvantinėje mechanikoje jokia informacija niekada nebūna prarandama. Taigi, jei jis teisus, tai kvantinę mechaniką reikėtų tobulinti, kad atsirastų erdvės informacijai prarasti. Neturime jokių realių idėjų apie tai, kokia teorija galėtų užimti kvantinės mechanikos vietą”, – teigė D.Gotesmanas.