Έχετε ακούσει ότι οι μαύρες τρύπες καταστρέφουν κάθε πληροφορία που τους πηγαίνει; Γιατί είναι τόσο μεγάλο πρόβλημα για τη φυσική;
Στην εποχή μου, τα πράγματα ήταν απλά. Η περικοπή της φλέβας μου ήταν εντελώς ακατανόητη. Ο Nathan Fillion ήταν ο αρχηγός της Serenity όλη μέρα, κάθε μέρα. … Και οι μαύρες τρύπες ήταν τρύπες που ήταν μαύρες. Αυτό σημαίνει ότι οι μαύρες τρύπες θα συμπιέσουν την ύλη και την ενέργεια σε μια απέραντα πυκνή μοναδικότητα και δεν δημιούργησαν ένα φαινομενικά ανυπέρβλητο παράδοξο πληροφοριών. Ναι, αυτές ήταν οι καλές μέρες.
Αλλά αυτές οι μέρες έχουν τελειώσει. Τώρα είναι και οι 50 αποχρώσεις του γκρι, με τους νόμους της φυσικής να κάμπτονται κάτω από άλλους νόμους της φυσικής. «Hashtag όχι ο Χριστιανός μου». Αυτό που μιλώ είναι το παράδοξο πληροφοριών για τη μαύρη τρύπα.
Αρχικά, ας μιλήσουμε πληροφορίες. Όταν οι φυσικοί μιλούν πληροφορίες, αναφέρουν τη συγκεκριμένη κατάσταση κάθε σωματιδίου στο Σύμπαν: μάζα, θέση, περιστροφή, θερμοκρασία, το ονομάζετε. Το δακτυλικό αποτύπωμα που προσδιορίζει μοναδικά το καθένα και τις πιθανότητες για το τι πρόκειται να κάνουν στο Σύμπαν. Μπορείτε να αλλάξετε άτομα, να τα συνθλίψετε, αλλά η συνάρτηση κβαντικών κυμάτων που τα περιγράφει πρέπει να διατηρείται πάντα.
Η κβαντική φυσική σάς επιτρέπει να τρέχετε όλο το Σύμπαν προς τα εμπρός και προς τα πίσω, αρκεί να αντιστρέφετε τα πάντα στα μαθηματικά σας: φόρτιση, ισοτιμία και χρόνος. Εδώ είναι το σημαντικό μέρος. Οι μεγάλοι εγκέφαλοι μας λένε ότι οι πληροφορίες πρέπει να ζουν, ανεξάρτητα από το τι. Σκεφτείτε το σαν ενέργεια. Δεν μπορείτε να καταστρέψετε την ενέργεια, το μόνο που μπορείτε να κάνετε είναι να την μεταμορφώσετε.
Τώρα, η ανακεφαλαίωση της μαύρης τρύπας. Φυσικά σχηματίστηκε όταν τα μεγαλύτερα αστέρια, εκείνα με περισσότερο από 20 φορές τη μάζα του Ήλιου, καταρρέουν βίαια και εκρήγνυνται. Εδώ η πυκνότητα της ύλης είναι τόσο υψηλή, η ταχύτητα διαφυγής υπερβαίνει την ταχύτητα του φωτός. Τα φανταχτερά έχουν έναν υπερθερμανθέντα δίσκο ύλης που περιστρέφεται γύρω από τον ορίζοντα της μαύρης τρύπας, όπου ακόμη και το φως μπορεί να τραβηχτεί σε τροχιά.
Εδώ, έχουμε μια από τις πιο περίεργες παρενέργειες από τη σχετικότητα: διαστολή χρόνου. Φανταστείτε ένα ρολόι να πέφτει προς μια μαύρη τρύπα, να κινείται βαθύτερα μέσα στη βαρύτητα. Φαινόταν να επιβραδύνεται καθώς πλησίαζε στη μαύρη τρύπα και τελικά παγώθηκε στην άκρη του ορίζοντα του γεγονότος. Τα φωτόνια από το ρολόι απλώνονταν και το χρώμα του ρολογιού θα άλλαζε. Τελικά, εξαφανίζεται καθώς τα φωτόνια απλώνονται πέρα από αυτό που μπορούν να ανιχνεύσουν τα μάτια μας.
Αν μπορούσες να κοιτάξεις τη μαύρη τρύπα για δισεκατομμύρια χρόνια, θα μπορούσες να δεις όλα όσα συνέλεξε ποτέ, κολλημένα στο εξωτερικό σαν χαρτί. Θα μπορούσατε να επισημάνετε το ρολόι, τον Τιτανικό, τον Ranger και τον USS Cygnus και θεωρητικά θα μπορούσατε να προσδιορίσετε την κβαντική κατάσταση κάθε σωματιδίου και φωτονίου που πήγε στη μαύρη τρύπα. Δεδομένου ότι θα χρειαστούν απεριόριστο χρονικό διάστημα για να εξαφανιστούν εντελώς, όλα είναι καλά.
Οι πληροφορίες τους διατηρούνται για πάντα στην επιφάνεια της μαύρης τρύπας. Είναι όλοι εντελώς νεκροί, αλλά οι πληροφορίες τους, οι πολύτιμες κβαντικές πληροφορίες τους, είναι απολύτως ασφαλείς.
Εάν μπορούσατε να ξεδιπλώσετε μια μαύρη τρύπα, θα μπορούσατε να πάρετε καθόλου τις κβαντικές πληροφορίες που περιγράφουν όλα όσα καταναλώνει ποτέ η μαύρη τρύπα. Και τουλάχιστον, έτσι ήταν στις παλιές καλές μέρες.
Αλλά το 1975, ο Χόκινγκ έριξε μια βόμβα. Συνειδητοποίησε ότι οι μαύρες τρύπες έχουν θερμοκρασία, για τεράστιες χρονικές περιόδους, θα εξατμίστηκαν μέχρι να μην μείνει τίποτα. απελευθερώνοντας τη μάζα και την ενέργειά τους πίσω στο Σύμπαν. Μη εκπληκτικά γνωστό ως ακτινοβολία Hawking.
Αλλά αυτή η… ιδέα δημιούργησε ένα παράδοξο. Οι πληροφορίες για το τι πήγε στη μαύρη τρύπα διατηρούνται από τη διαστολή του χρόνου, αλλά με την ίδια τη μάζα της μαύρης τρύπας να εξατμίζεται. Τελικά, θα εξαφανιστεί εντελώς και, στη συνέχεια, πού πηγαίνουν οι πληροφορίες μας; Αυτές οι πληροφορίες που δεν μπορούν να καταστραφούν…;
Αυτό δεν είναι αυστηρά κρίκετ και προβληματισμένοι αστρονόμοι. Εργάζονται εδώ και δεκαετίες για να το επιλύσουν. Υπάρχει μια διασκεδαστική στοίβα επιλογών εδώ:
Οι μαύρες τρύπες δεν εξατμίζονται καθόλου και ο Χόκινγκ έκανε λάθος.
Οι πληροφορίες μέσα στη μαύρη τρύπα διαρρέουν κατά κάποιο τρόπο ενώ η ακτινοβολία Hawking διαφεύγει.
Η μαύρη τρύπα τα κρατάει μέχρι το τέλος, και καθώς τα δύο τελευταία σωματίδια εξατμίζονται, όλες οι πληροφορίες ξαφνικά απελευθερώνονται πίσω στο Σύμπαν.
Όλα πηγαίνουν στα πιό εφικτά κομμάτια και τίποτα δεν χάνεται Ή οι πληροφορίες συμπιέζονται σε έναν μικροσκοπικό χώρο, ο οποίος παραμένει μετά την εξάτμιση της ίδιας της μαύρης τρύπας.
Και ίσως, οι φυσικοί δεν θα το καταλάβουν ποτέ. Ο Hawking πρότεινε πρόσφατα μια νέα ιδέα για την επίλυση του παράδοξου πληροφοριών για τη μαύρη τρύπα. Έχει προτείνει ότι υπάρχει τρόπος να αποτυπωθεί η νέα ακτινοβολία Hawking από την πληροφορία της νέας ύλης να πέσει στη μαύρη τρύπα.
Έτσι, οι πληροφορίες για όλα όσα πέφτουν διατηρούνται από την εξερχόμενη ακτινοβολία, την επιστρέφουν στο Σύμπαν και επιλύουν το παράδοξο. Αυτό είναι ένα τεκμήριο, καθώς η ίδια η ακτινοβολία Hawking δεν έχει ανιχνευθεί ποτέ. Είμαστε δεκαετίες μακριά από το να γνωρίζουμε αν αυτό είναι προς τη σωστή κατεύθυνση ή ακόμα και αν υπάρχει τρόπος να επιλυθεί το παράδοξο.
Σε τέτοιες καταστάσεις που μας υπενθυμίζουν πόσο λίγο για το Σύμπαν κατανοούμε πραγματικά. Κάποια πτυχή της κατανόησης αυτής της όλης διαδικασίας είναι ασαφής και θα χρειαστεί πολύ περισσότερος ντετέκτιβ δουλειά και πειραματισμός για να πλησιάσουμε την αλήθεια.
Ποιες πληροφορίες θα θέλατε να καταστραφούν από το Σύμπαν για πάντα; Πείτε μας όλα τα μυστικά σας στα παρακάτω σχόλια.
Podcast (ήχος): Λήψη (Διάρκεια: 6:16 - 5,7MB)
Εγγραφείτε: Apple Podcasts | Android | RSS
Podcast (βίντεο): Λήψη (Διάρκεια: 6:41 - 79,2MB)
Εγγραφείτε: Apple Podcasts | Android | RSS
