Науковці давно вважають, що чорні діри поводяться як термодинамічні об'єкти з ентропією, яка визначається межею Бекенштейна-Гокінга. Така межа застосовується до будь-якого великого астрономічного об'єкта, незалежно від його маси або кутового моменту.
Однак, походження ентропії залишалося загадкою. Статистична механіка говорить нам, що ентропія класичної системи дорівнює логарифму кількості мікростанів, які відповідають макроскопічним параметрам.
Щобільше, існує вірогідність того, чорні діри не формується в результаті колапсу - навпаки, вона вічна, а за горизонтом подій знаходиться “біла діра”, де починається час. Хоча сама чорна діра обмежує час простором.
Також вірогідно, що за горизонтом всі наші мікростани відповідають геометрії ЧД Шварцшильда радіусом rs=2GM, де M - маса Арновітта-Дезера-Міснера. Тобто ми маємо подвійну масу, - чорної та білої дір.
Але вони відрізняються своїми внутрішніми геометріями: кожна містить різну конфігурацію матерії, яка викликає зворотну реакцію для створення відмінної внутрішності (цікавий термін астрофізиків, адже ми не знаємо фізику по той бік горизонту подій).
До того ж квантова механіка ускладнює фізичну реальність, оскільки квантові стани утворюють гільбертів простір, а будь-яка нормалізована лінійна комбінація мікростанів також являти собою мікростан. Таким чином, у квантових системах ентропія визначається як логарифм розмірності гільбертового простору.
Тож перед нами виникає проблема інтерпретації ентропії у термінах статистики. Здавалось би, її вирішив фізик-теоретик Ендрю Стромінджер, який залучив для цього теорію струн. Однак, наведені ним розрахунки... відповідають математичним вимогам кабінетних моделей. І принципово відрізняються від реалій астрофізичних чорних дір (хоча вона, знов-таки, йде про умовну ділянку простору, де панують закони ЧД).
Тепер науковці пропонують новий підхід до розуміння ентропії астрофізичних ЧД, відмовляючись від конкретної бази типових мікростанів.
На їх думку, необхідний такий набір станів, який може охопити весь гільбертів простір. І щоб цей набір був під достатнім для обчислення матриці Грама перекриттів станів. Тут ранг матриці визначає максимальну кількість лінійно незалежних мікростанів, даючи розмірність гільбертового простору.
Як результат, вчені побудували нескінченну родину нетипових, але добре контрольованих мікростанів для ЧД у мінковському просторі з ефективними напівкласичними описами. А гільбертів простір розмірності дорівнює експоненті ентропії Бекенштейна-Гокінга, що нібито пояснює термодинаміку чорних дір.
Більше про квантові ефекти термодинаміки дивиться тут.
Теоретично ми лишему здогадуємось, чому існує всесвіт.
Але насправді, вважають деякі фізики, нам потрібно розібратися, що таке простір. А потім вже перебудовувати всю науку.
