В 1973 году Джейкоб Бекенштейн предположил, что чёрные дыры обладают энтропией — мерой скрытого беспорядка. Стивен Хокинг позже подтвердил это, добавив излучение, но микроскопическое происхождение энтропии оставалось тёмным. Новые исследования предлагают ответ: внутри чёрной дыры не сингулярность, а динамическое деситтеровское ядро — крошечная вселенная, которая расширяется или сжимается. Это ядро работает как термодинамический компас.
Стрелка компаса — знак параметра Хаббла \(H\), который измеряет скорость расширения пространства. Если \(H > 0\), ядро расширяется — компас указывает на положительную гравитационную энтропию. Если \(H < 0\), ядро сжимается — стрелка поворачивается, и энтропия становится отрицательной. Так, один и тот же знак задаёт термодинамическую «полярность» всей внутренней области.
Противоположный сценарий (гравастар) содержит сжимающееся ядро. Здесь компас показывает на отрицательную энтропию, которая в точности компенсирует энтропию внешнего горизонта: полная энтропия объекта равна нулю. Это не нарушает обобщённый второй закон — со временем отрицательный вклад исчезает, и энтропия растёт.
Обе картины — расширение и сжатие — удовлетворяют термодинамике, но разделены классическим барьером. Когда коллапс доходит до точки «нарушения Минковского» (исчезновения плоского пространства в центре), классическое описание ломается. Дальнейший переход между фазами — это квантовый скачок, и вероятность его экспоненциально мала из-за огромной разницы энтропий. Целочисленность параметра \(n\) намекает на квантованный спектр энтропии: \(\Delta S\) квантуется, как ступеньки лестницы.
Так компас Хаббла не только указывает направление, но и превращает коллапс в историю с квантовыми прыжками. Возможно, гравитационные волны от слияния чёрных дыр когда-нибудь зафиксируют эти ступенчатые высвобождения, подтвердив, что внутри горизонта скрывается не точка, а целая вселенная с собственной термодинамической стрелой.
Для астрофизической чёрной дыры с массой 10 M☉ полуклассическое описание коллапса разрушается при n ~ 0.01 — задолго до классического нарушения Минковского (n=0). В этом режиме температура внутреннего горизонта превышает планковскую, и геометрия становится квантовой пеной.