A essência do problema formulado por Hawking é a seguinte: durante a formação e subsequente deterioração dos buracos negros, informações sobre sua composição detalhada são perdidas.

Deslocamento infravermelho

Para explicar a essência do paradoxo, considere ondas eletromagnéticas. Eles vêm em frequências diferentes, e as frequências mais baixas correspondem a ondas de rádio. Se você aumentar a frequência, ela já será radiação infravermelha. Então nós obtemos as ondas do espectro visível (luz). Além do espectro visível, haverá radiação ultravioleta, ondas de raios-x e, finalmente, radiação gama.

Se colocarmos uma fonte de radiação a uma certa distância de qualquer objeto espacial maciço e monitorarmos a luz emitida por ela a uma grande distância do centro de gravidade, veremos a chamada mudança infravermelha. A frequência observada de radiação longe do corpo gravitacional será ligeiramente menor do que a emitida nas proximidades. Isso ocorre porque a energia dos fótons (ondas eletromagnéticas) é diretamente proporcional à sua frequência. O fóton, ao superar a atração gravitacional, faz o trabalho, respectivamente, perde energia, portanto sua frequência diminui.

Para um corpo como a Terra, esse efeito é bastante fraco, mas mensurável. No entanto, por exemplo, para uma estrela de nêutrons, a magnitude do deslocamento infravermelho pode ser bastante grande. Por sua vez, para um buraco negro, esse fenômeno atinge seu extremo no sentido a seguir. O fato é que um buraco negro tem o chamado horizonte de eventos - a superfície a partir da qual qualquer radiação passa por um deslocamento infravermelho infinito. Ou seja, se a fonte de radiação estiver localizada diretamente no horizonte, você verá o campo criado por ela não mudando com o tempo: não há radiação, não importa a que distância do horizonte você esteja. O horizonte é exatamente a superfície da qual a luz (ou qualquer onda) não pode voar.

"A ausência do teorema do cabelo"

Os buracos negros são organizados de modo a criar campos exclusivamente estacionários, mesmo que giram em torno de seu eixo (desde que o centro de massa esteja em repouso). Os campos gravitacionais e eletromagnéticos criados por eles não mudarão com o tempo. Essa afirmação é chamada de teorema da perda de cabelo do buraco negro. Para estrelas, não é assim: elas podem criar em torno de si mesmas, por exemplo, campos magnéticos variáveis no tempo, mesmo que seu centro de gravidade esteja em repouso. Isso se deve ao fato de as cargas dentro da estrela fazerem vários movimentos, criando radiação. Mas um buraco negro não cria nada desse tipo, mesmo que ocorra um terrível movimento de cargas sob seu horizonte.

Vamos colocar um experimento mental: digamos, temos duas nuvens de partículas, uma consiste apenas em prótons e antiprótons e a segunda em nêutrons. Algo começou em algum momento para comprimir essas nuvens. Se suas massas e momentos de rotação foram os mesmos, então, como resultado, temos dois buracos negros que são absolutamente indistinguíveis um do outro.

Radiação Hawking

Stephen Hawking no início dos anos 70 mostrou que um buraco negro deveria emitir radiação, mas tem uma natureza fundamentalmente diferente em comparação com a radiação clássica de que falamos acima. A radiação discutida acima tem fontes, nomeadamente cargas e massas em movimento. E a radiação Hawking, pode-se dizer, não tem fonte: não é o resultado de qualquer movimento de cargas. Essa radiação surge como resultado de alterações nas propriedades do vácuo (amplificação / amplificação de vibrações no ponto zero) devido ao colapso da matéria em um buraco negro. Além disso, se cargas e massas geram apenas ondas eletromagnéticas e gravitacionais, como resultado da radiação quântica de Hawking, pode haver o nascimento de elétrons, pósitrons, prótons e outras partículas.

Assim, os buracos negros começam a dar origem a várias partículas em sua vizinhança. Essa radiação possui várias propriedades características. Em primeiro lugar, é estacionário, ou seja, muda muito lentamente com o tempo se o buraco negro for pesado o suficiente e lentamente perder sua massa, dando origem a partículas. Além disso, a radiação Hawking tem um espectro térmico. Ou seja, um buraco negro irradia como uma fonte regular aquecida a uma certa temperatura - a forma desse espectro é caracterizada exclusivamente pelo valor da temperatura.

Uma característica importante do espectro de temperatura é que todas as características das partículas, exceto massa e carga, são emitidas com a mesma probabilidade. Grosso modo, por exemplo, qualquer partícula neutra e fóton com a mesma energia são emitidos com a mesma probabilidade.

Paradoxo

Agora estamos prontos para formular qual é o paradoxo da informação. Imagine que você tem duas nuvens familiares, uma das quais consiste em prótons e antiprótons e a outra de nêutrons. Imagine que algo se formou a partir delas duas estrelas - próton e nêutron. E então essas estrelas, como resultado de sua queima, irradiaram parte de sua massa, e algo permaneceu na forma de uma bola fria. Teoricamente, a partir dos remanescentes da evolução das estrelas, podemos traçar a história de cada partícula elementar que fazia parte das nuvens. Obviamente, tecnicamente, essa é uma tarefa insanamente difícil, mas é apenas uma questão de possibilidade de princípio. A diferença no caso dos buracos negros é que, em primeiro lugar, parece que não podemos distinguir entre dois buracos negros - próton e nêutron, conforme explicado acima. Em segundo lugara radiação térmica sem fontes não contém informações detalhadas sobre a composição do buraco negro. Assim, de acordo com os remanescentes da evolução dos buracos negros, mesmo que sua massa se converta completamente em radiação, parece, em princípio, incapaz de restaurar sua origem.

Por que isso é paradoxal? O fato é que o poder da ciência reside em seu poder preditivo. A ciência pode prever que, se você fizer isso e aquilo, obterá tal e tal resultado com tal e tal probabilidade e tal e tal precisão, e expressará essa afirmação quantitativamente. E qualquer outro cientista pode verificar esse ou aquele experimento. Acontece que, se as informações são perdidas, na presença de um buraco negro, tudo isso acaba errado. Matematicamente, isso se expressa no fato de que a probabilidade total de alguns processos pode se mostrar desigual à unidade, ainda maior que a unidade.

Crítica do paradoxo

No entanto, tudo isso foi baseado em algum tipo de raciocínio qualitativo. Todos eles exigem confirmação computacional formal. Essas confirmações computacionais do paradoxo são formuladas com um grau tão baixo de rigor e com tantas suposições grosseiras que, com o mesmo grau de rigor, pode ser refutado. Outra coisa é que muitos detalhes de diferentes processos que ocorrem na presença de buracos negros permanecem obscuros. E para a parte da comunidade científica que acredita que existe um paradoxo, sua solução é uma luz norteadora na compreensão da natureza dos buracos negros. Frequentemente, na ciência, existem pontos de vista diferentes em relação a um assunto ainda pouco compreendido.

Emil AkhmedovO objetivo deste estudo foi avaliar os efeitos de um método de avaliação da qualidade de vida de indivíduos com idade entre 18 e 40 anos, em um estudo de caso, com o objetivo de avaliar os efeitos da suplementação de vitamina B12 em pacientes com insuficiência renal crônica.

Paradoxo de Hawking

Deslocamento infravermelho

"A ausência do teorema do cabelo"

Radiação Hawking

Paradoxo

Crítica do paradoxo

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