Чорні діри можуть підказати шлях до квантової гравітації: експеримент показав дивне «заплутування в часі»

27.08.2026, 09:46 newsyou.info

Одна з найвідоміших суперечностей сучасної фізики виникає біля чорної діри. Загальна теорія відносності допускає, що інформація про речовину, яка впала за горизонт подій, може назавжди зникнути. Квантова механіка, навпаки, побудована на тому, що інформація не знищується. Оксфордський фізик Влатко Ведрал пропонує несподіваний вихід: частина квантового заплутування біля чорної діри може існувати не між різними об’єктами в просторі, а між станами одного об’єкта в різні моменти часу.

Художня візуалізація чорної діри та її горизонту подій

Звичайне квантове заплутування означає, що дві частинки мають спільний квантовий стан. Вимірювання однієї пов’язане з результатом для іншої навіть тоді, коли вони розділені великою відстанню.

Ведрал ще під час роботи над докторською дисертацією сформулював поняття temporal entanglement — «заплутування в часі». У такому випадку квантова інформація пов’язує один і той самий об’єкт у різні моменти його еволюції.

Через десятиліття ця ідея виявилася потенційно пов’язаною з парадоксом чорних дір.

Стівен Гокінг показав, що чорні діри не є абсолютно чорними. Квантові ефекти змушують їх випромінювати й дуже повільно втрачати масу.

У спрощеному описі біля горизонту виникають пари заплутаних частинок: одна відлітає назовні як частина випромінювання Гокінга, інша падає всередину.

Тут виникає нова проблема. Квантове заплутування має властивість, яку називають моногамією. Якщо дві системи максимально заплутані одна з одною, вони не можуть одночасно бути так само максимально заплутані з третьою.

У міру випаровування чорної діри стандартний опис ніби вимагає порушити це правило: нове випромінювання повинно бути пов’язане і з внутрішніми партнерами, і з раннішим випромінюванням, щоб інформація не зникла.

Ведрал звернув увагу, що заплутування в часі не зобов’язане підкорятися тій самій моногамії, що й просторове.

Усередині горизонту чорної діри просторовий і часовий напрямки в математичному сенсі міняються ролями. Рух до центру стає настільки неминучим, як рух уперед у часі для зовнішнього спостерігача.

Звідси виникла ідея: частина того, що ми описуємо як просторове заплутування під час утворення пари, може всередині чорної діри переходити в часовий тип зв’язку.

Перевірити це на справжній чорній дірі нині неможливо. Тому Ведрал разом із К’ярою Марлеттою запропонував лабораторний аналог із фотонами.

Команда Марко Дженовезе створила пару заплутаних фотонів і один із них вимірювала двічі в різні моменти часу. Так в одній системі одночасно виникали просторовий і часовий типи заплутування.

Експеримент показав, що обидва можуть бути максимальними одночасно. Тобто temporal entanglement справді не демонструвало тієї самої моногамної межі.

Це ще не розв’язання інформаційного парадоксу й тим більше не завершена теорія квантової гравітації. Сам автор наголошує: лабораторний аналог не доводить, що саме такий процес відбувається в реальних чорних дірах.

Але результат показує можливий математичний шлях, за якого інформація може зберігатися без прямого порушення квантових правил. Саме тому чорні діри залишаються не лише загадковими об’єктами, а й одним із найсильніших природних тестів для майбутньої теорії, що має об’єднати гравітацію та квантову механіку.

https://www.popularmechanics.com/science/a73490119/oxford-physicist-could-finally-solve-quantum-gravity-mystery/