Как появилась Вселенная? Большие и маленькие вопросы о космосе

Файрволл чёрной дыры

Нет, всё-таки подождите жечь её. Учёный никогда бы не одобрил сжигание книг: это просто лучшая аналогия из всех, которые приходят в голову. Энциклопедия, книга, набитая всевозможной информацией, конечно, сгорит. После того, как её страницы обратятся в пепел, вся хранившаяся в ней информация потеряется. А может быть, нет? В принципе мы могли бы собрать весь дым и пепел, а потом скрупулёзно, атом за атомом, сложить их вместе, восстановив сожжённую энциклопедию. Это ещё один закон сохранения: сохранения информации. Он вытекает из основной симметрии уравнений квантовой физики относительно обращения хода времени. Даже если бы вы швырнули книгу в чёрную дыру, в принципе, содержащаяся в ней информация осталась бы где-то там – но не исчезла. Да и энциклопедия напечатана не в одном экземпляре. Информация не пропадает!

Рассмотрим трагический сценарий: друг, с которым вы играете в игру из предыдущей секции, падает в чёрную дыру со своей закрытой коробкой, а в ней лежит одна перчатка. Мы не успели заглянуть в коробку – выходит, информация о том, с какой руки эта перчатка, потеряна? Нет. Тот, кто разложил перчатки по коробкам, всё ещё владеет ею. Однако, будь в коробке электрон, перед нами встала бы проблема: раз никто не может узнать, каково было состояние электрона, упавшего в чёрную дыру, то выходит всё-таки, что для Вселенной эта информация потеряна! Это знаменитый информационный парадокс или парадокс исчезновения информации в чёрной дыре: у неё нет памяти, которая хранила бы детальную информацию о том, что в неё упало.[56] А дальше дело становится ещё хуже.

Допустим, что рассматриваемая запутанная пара частиц – одна из вакуумных флюктуаций «частица-античастица», с которыми мы встречались, когда говорили о начале Вселенной. Пусть античастица падает в чёрную дыру, а частица – нет. Затем античастица встречается с частицей, составляющей часть чёрной дыры. Две этих частицы аннигилируют и – пуф! – крохотная часть массы чёрной дыры исчезает! Значит, чёрные дыры всё же теряют массу – они испаряются[57][58].