Часть 2

Выход из такого затруднительного положения предложил Стивен Хокинг. Именно он указал, на то, что, как бы странно это не звучало, черная дыра способна излучать. Для того чтобы понять, как такое возможно необходим краткий экскурс в квантовую теорию поля. С точки зрения этой теории вакуум не является пустотой (именно поэтому используется термин физический вакуум). Физический вакуум в квантовой теории поля есть сложная система, состоящая из четырех подсистем: кварк-глюонный конденсат, лептон-антилептонный конденсат, хиггсовский конденсат и гравитационный конденсат. Эти подсистемы являются по своей сути квантовыми полями. Они находятся в сложном взаимодействии сами с собой и друг с другом. Частицы в квантовой теории поля представляют собой локальные возмущения этих полей. Нетрудно догадаться, что каждая подсистема «ответственна» за взаимодействия частиц своего класса. Именно поэтому в физическом вакууме возможно непрерывное рождение пар частица-античастица и постоянное их взаимоуничтожение. Кроме того должен выполняться закон сохранения энергии. Очевидно чтобы суммарная энергия такой пары равнялась нулю необходимо, чтобы одна из частиц имела положительную энергию, а вторая - отрицательную. Частица из пары, имеющая отрицательную энергию находится в ненаблюдаемом (виртуальном) состоянии. Поясню, что это означает. Чтобы зарегистрировать частицу надо чтобы она провзаимодействовала с регистрирующим прибором т.е. сообщила ему свою энергию. Понятно, что частица, которая имеет отрицательную энергию не может ее сообщить. Именно поэтому такие частицы принципиально невозможно наблюдать. Они виртуальны. В соответствии с соотношением неопределенностей между энергией и временем, пара частица-античастица должны после рождения аннигилировать в течении очень короткого временного отрезка - Планковского времени (его еще иногда называют квантом времени). Теперь представим себе, что такая пара рождается на самой границе горизонта событий. Возможны два варианта. Либо обе частицы упадут за горизонт. Либо реальная частица будет испущена в окружающее пространство, а за горизонт упадет лишь виртуальная. То что реальная частица способна улететь от черной дыры находясь на самом горизонте событий связано еще с одни квантовым эффектом, который называется туннелированием потенциального барьера. Этот эффект носит чисто квантовый характер. В привычном для нас мире аналогией ему могла бы быть фантастическая ситуация например такая, что существовала бы вероятность пройти сквозь стену. Частица с отрицательной энергией при таком развитии событий оказывается за горизонтом. Она «впитывает» часть энергии черной дыры необходимую чтобы стать реальной. Таким образом у нее отпадает необходимость в аннигиляции. Несмотря на то что далеко не при каждом акте рождения реализуется такой сценарий и туннелирование так же носит лишь вероятностный характер, квантовые флуктуации вакуума происходят непрерывно и потому черная дыра способна светить довольно интенсивно. Заметим, что чем больше масса, а следовательно площадь горизонта событий, тем менее интенсивное излучение испускает черная дыра. Очевидно, что сообщая часть свое й энергии виртуальной частицы черная дыра теряет часть своей массы, уменьшает горизонт событий, и испускает частицы большей энергии. Такой эффект постепенного уменьшения массы вследствие излучения называют квантовым испарением черной дыры. А само излучение получило название излучения Хокинга. Хокинг показал, что излучение его имени поддается статистическому описанию, получив зависимость для его температуры. Именно излучение Хокинга позволяет разрешить парадокс с уменьшением энтропии – оно с лихвой компенсирует потерю энтропии вызванную поглощением материи черной дырой. Это очень важный момент в повествовании, но прежде чем двинуться дальше необходим еще один экскурс в физику микромира.