Чёрная дыра теряет квантовый компас экспресс
Колокол после удара гудит всё тише и тише. Его звон затухает плавно, как волны на воде после брошенного камня. Примерно так же ведёт себя чёрная дыра после столкновения с другой дырой: она дрожит, и эти дрожания — гравитационные волны — улетают в пространство, постепенно слабея. Этот процесс называют «звоном» чёрной дыры, и физики умеют его слушать с помощью огромных антенн-интерферометров.
Но что, если вблизи горизонта событий — той невидимой границы, откуда не возвращается даже свет, — время ведёт себя не совсем привычно? В обычной квантовой механике есть строгое правило: процессы, идущие вперёд и назад во времени, должны быть симметричны. Это свойство называется эрмитовостью. Авторы новой работы предположили, что в сильно искривлённом пространстве чёрной дыры эта симметрия может нарушаться. Тогда горизонт начинает работать как односторонний клапан для вероятности. Часть квантовой информации безвозвратно утекает внутрь дыры, и это меняет сам характер звона.
Самый важный вывод работы в том, что эти три аномалии не случайны. Они жёстко связаны друг с другом, потому что рождены одним механизмом — тем самым потоком вероятности через горизонт. Поодиночке любой из трёх признаков можно принять за погрешность прибора или за проявление какой-нибудь экзотической теории гравитации. Но их совместное появление — как отпечатки пальцев, которые совпадают только у одного подозреваемого. Именно такой согласованный узор ищут в будущих данных с детекторов гравитационных волн нового поколения.
Если эксперимент подтвердит эти искажения, нам придётся признать, что эрмитовость — не железный закон природы, а лишь временная привычка нашего плоского и спокойного уголка Вселенной. Вблизи чёрных дыр квантовая механика может одеваться в другую одежду. А пока мы только учимся слушать колокол и различать в его затихающем гуле шёпот неведомых пока законов.
Гравитационный «звон» чёрной дыры после слияния длится доли секунды, но содержит несколько обертонов — почти как у музыкального инструмента. У каждой дыры свой тембр, зависящий от массы и скорости вращения.
В романе «Контакт» Карла Сагана сигнал из космоса оказался замаскированным посланием — примерно так же искажения в звоне чёрных дыр могут нести скрытую информацию о природе пространства-времени.