Βίντεο

Αποσπάσματα

Οι μαύρες τρύπες είναι τα πιο ισχυρά πράγματα στο σύμπαν, τόσο δυνατά που μπορούν να κόψουν ολόκληρα αστέρια σε κομμάτια σε μέγεθος ατόμων.

Λοιπόν, αυτό είναι αρκετά τρομακτικό. Έχουν μια ακόμη πιο ισχυρή και σκοτεινή ιδιότητα: μπορούν να διαγράψουν το ίδιο το σύμπαν.

Οι μαύρες τρύπες με λίγα λόγια

Μια μαύρη τρύπα εμφανίζεται όταν μια εξαιρετικά μεγάλη ποσότητα ύλης συγκεντρώνεται σε ένα μικροσκοπικό χώρο.

Στο κέντρο τους, η βαρύτητα είναι σχεδόν απείρως ισχυρή και ό,τι πλησιάσει πολύ

κοντά σχίζεται στα στοιχειώδη σωματίδια του.

Ούτε καν το φως μπορεί να ξεφύγει από τις μαύρες τρύπες, και έτσι τις αντιλαμβανόμαστε σαν μαύρες σφαίρες .

Αν έπεφτες σε μια μαύρη τρύπα, τίποτα κακό δεν επρόκειτο να σου συμβεί μέχρι και αφού διέσχιζες το εξωτερικό της όριο: το event horizon.

Μπορείτε να το φανταστείτε αυτό ως το κολύμπι σε ένα ποτάμι που καταλήγει σε ένα τεράστιο καταρράκτη.

Όσο κολυμπάτε με το ρεύμα, ανεπαίσθητα, το ρεύμα γίνεται όλο και πιο γρήγορο, ακόμα και αν δεν μπορείτε να δείτε τον καταρράκτη ακόμα.

Θα μπορούσατε να κολυμπήσετε με ασφάλεια, έως ότου χωρίς καν να το αντιληφθείτε, θα διασχίσετε το σημείο χωρίς επιστροφή.

Ανεξάρτητα από το πόσο γρήγορα προσπαθήσετε να κολυμπήσετε τώρα, το ρεύμα θα σας τραβήξει προς βέβαιο θάνατο.

Τίποτα δεν μπορεί να ξεφύγει από μια μαύρη τρύπα-καταρράκτη απ’ τη στιγμή που πλησιάσει πολύ.

Αυτό το σύνορο διαχωρίζει πλήρως τις μαύρες τρύπες από το υπόλοιπο σύμπαν: δεν μπορούμε να έχουμε πρόσβαση σε αυτά, εκτός αν είμαστε διατεθειμένοι να μην επιστρέψουμε ποτέ.

Έτσι, δεν υπάρχει κανένας τρόπος να πούμε τι πραγματικά συμβαίνει στο εσωτερικό των μαύρων τρυπών,

αλλά έχουμε μερικές ιδέες για το τι συμβαίνει ακριβώς στα άκρα τους.

Οι μαύρες τρύπες ακτινοβολούν τη μάζα τους μακριά, όπως μία ζέστη κατσαρόλα στο μάτι που χάνει το νερό καθώς γίνεται ατμός.

Αυτή ονομάζεται ακτινοβολία Hawking.

Οι μαύρες τρύπες χάνουν συνεχώς μια εξαιρετικά μικρή ποσότητα της μάζας τους,

μια διαδικασία που είναι απίστευτα αργή.

Μια μαύρη τρύπα με μάζα του ήλιου μας θα χρειαστεί 10,000 δισεκατομμύρια δισεκατομμύρια δισεκατομμύρια δισεκατομμύρια δισεκατομμύρια δισεκατομμύρια χρόνια για να χάσει 0,0000001% της μάζας της.

Αυτό συμβαίνει συνεχώς και ασταμάτητα, και καθώς προχωράει επιταχύνει όλο και περισσότερο.

Στο πολύ μακρινό μέλλον, όταν το τελευταίο αστέρι στο σύμπαν θα έχει πεθάνει εδώ και τρισεκατομμύρια χρόνια,

μαύρες τρύπες θα γίνουν όλο και πιο μικροσκοπικές μέχρι να εξατμιστούν και εξαφανιστούν, αφήνοντας πίσω μόνο ένα μικρό κομμάτι ακτινοβολίας.

Αλλά αυτό είναι πρόβλημα, γιατί κατά τη διαδικασία της εξαφάνισης, οι μαύρες τρύπες μπορεί να διαγράψουν κάτι θεμελιώδες: πληροφορίες.

2 - Τι είναι οι πληροφορίες;

Οι πληροφορίες δεν είναι τίποτα απτό. Συνήθως γίνεται κατανοητό ως μία ιδιότητα της διάταξης των σωματιδίων. Τι σημαίνει αυτό;

Φανταστείτε μια δέσμη των ατόμων άνθρακα. Τοποθετήστε τα με ένα συγκεκριμένο τρόπο και θα έχετε κάρβουνο.

Τακτοποιήστε τα με διαφορετικό τρόπο, και θα πάρετε ένα διαμάντι.

Τα άτομα είναι τα ίδια, αυτό που αλλάζει είναι οι πληροφορίες. Αν το κάνουμε πιο σύνθετο και προσθέσουμε μερικά ακόμα άτομα,

έχουμε μια μπανάνα.

Αλλάζουμε τη διάταξη των ατόμων, και παίρνουμε ένα σκίουρο.

Τα βασικά δομικά στοιχεία των πάντων στο σύμπαν είναι τα ίδια,

και δε μας ενδιαφέρει αν είναι μέρος ενός πτηνού ή ενός βράχου ή ενός φλιτζανιού καφέ.

Χωρίς πληροφορίες τα πάντα στο σύμπαν θα ήταν ίδια.

Σύμφωνα με τη θεωρία της κβαντικής μηχανικής πληροφοριών, η πληροφορία είναι άφθαρτη.

Μπορεί να αλλάξει σχήμα,

αλλά ποτέ δεν μπορεί να χαθεί: για παράδειγμα, αν κάψεις ένα κομμάτι χαρτί, παίρνεις στάκτη.

Αυτή η στάκτη δεν θα γίνει ποτέ ξανά χαρτί.

Αλλά, αν ήσουν σε θέση να συλλέξεις προσεκτικά κάθε άτομο άνθρακα από τη στάκτη, και μετρώντας τις ακριβείς ιδιότητες του καπνού και θερμότητας

που ακτινοβολείται από τη φωτιά, θα μπορούσες, θεωρητικά ανακατασκευάσεις το χαρτί.

Οι πληροφορίες για το χαρτί είναι ακόμη στο σύμπαν. Δεν είναι χαμένο,

είναι απλά δύσκολο να διαβαστεί.

Εάν μπορούσες με κάποιο τρόπο να μετρήσεις κάθε άτομο και σωματίδιο και κύμα ακτινοβολίας στο σύμπαν,

θα μπορούσες να δεις και να ανιχνεύσεις όλες τις πληροφορίες που υπάρχουν.

Υποθετικά, θα μπορούσες να δεις ολόκληρη την ιστορία του σύμπαντος από τη Μεγάλη Έκρηξη.

Και εδώ οι μαύρες τρύπες μας “βάζουν τρικλοποδιά”.

Οι πληροφορίες μας λένε πώς τα πράγματα είναι διαφορετικά μεταξύ τους και τι ήταν το καθένα.

Οι μαύρες τρύπες κάνουν το αντίθετο: παίρνουν διαφορετικά πράγματα τα κάνουν το ίδιο. Καταστρέφουν πληροφορίες.

Αυτό δημιουργεί το παράδοξο της πληροφορίας, και αυτό είναι ένα σοβαρό πρόβλημα.

Το παράδοξο της πληροφορίας

Είναι θεμελιώδες για όλους τους νόμους της φυσικής ότι οι πληροφορίες δε μπορούν ποτέ να χαθούν.

Ύπαρξη, ανυπαρξία. Χωρίς πληροφορίες, τα πάντα είναι σχετικά.

Όταν πρόκειται για την κατανόησή μας για την πραγματικότητα, χρειαζόμαστε απόλυτα.

Πώς θα μπορούσαμε να λύσουμε αυτό το παράδοξο;

Υπάρχουν μερικές πιθανότητες.

1. Οι πληροφορίες χάνονται.

Ανεπανόρθωτα και για πάντα.

Αυτό σημαίνει ότι πρέπει να αρνηθούμε όλους τους νόμους της φυσικής, πετώντας έξω πολλά πράγματα

οι οποίοι έχουν δουλέψει πολύ καλά μέχρι τώρα, και να ξεκινήσουμε απ’ την αρχή

Πώς θα είναι αυτοί οι νέοι νόμοι της φυσικής, ή τι σημαίνει αυτό για μας, κανείς δεν ξέρει.

Αυτό είναι λίγο τρομακτικό, αλλά και συναρπαστικό

2. Οι πληροφορίες είναι κρυμμένες.

Ίσως ένα μικρό μέρος της μαύρης τρύπας διασπάται και φτιάχνει ένα μωρό-σύμπαν.

Οι πληροφορίες θα μεταφέρονταν μέσα στο νέο αυτό περίεργο χώρο, που δε θα μπορούσαμε ποτέ να παρατηρήσουμε ή να αλληλεπιδράσουμε μ’αυτόν,

αλλά τεχνικά δεν θα χάνονταν.

Είναι σαν να έχεις ένα σπασμένο σκληρό δίσκο με όλες τις οικογενειακές σου φωτογραφίες, στον οποίο δε θα μπορούσες να έχεις ποτέ πρόσβαση.

Σίγουρα, είναι ωραίο ότι δεν έχουν διαγραφεί, αλλά όχι πολύ βοηθητικό.

Ή ίσως οι μαύρες τρύπες δεν εξαφανίζονται εντελώς μετά το τέλος του κύκλου ζωής τους,

αλλά ένα μικρό κομμάτι τους απομένει, ένα διαμάντι πληροφοριών.

σαν αυτοκίνητο-κλόουν γεμάτο με ένα απροσδιόριστο ποσό των κλόουν-πληροφοριών.

Αλλά υπάρχει μια τρίτη επιλογή:

Οι πληροφορίες είναι ασφαλείς μετά από όλα, δεν έχει χαθεί ή κρυφτεί.

Ίσως κοιτάμε την κατάσταση με λαθεμένο τρόπο.

Γνωρίζουμε ότι οι μαύρες τρύπες παγιδεύουν πληροφορίες και μπορεί να τις διαγράψουν μετά, αλλά ποτέ δε σκεφτήκαμε τι κάνουν με αυτές στο ενδιάμεσο.

Πού αποθηκεύουν οι μαύρες τρύπες τις πληροφορίες τους;

Κοσμική καθαριότητα

Ας δημιουργήσουμε μια μαύρη τρύπα με άπλυτα.

Κατ ‘αρχάς, θα γεμίσουμε ένα δωμάτιο με καλάθια για άπλυτα: όσα περισσότερα άπλυτα θες να τοποθετήσεις, τόσο περισσότερα καλάθια βάζεις στο δωμάτιο.

Αλλά κάποια στιγμή κάθε καλάθι είναι γεμάτο, και το δωμάτιο είναι πλήρως στοιβαγμένο, ούτε μία επιπλέον κάλτσα δεν ταιριάζει.

Το δωμάτιο βρίσκεται σε μέγιστη χωρητικότητα.

Αλλά αν εξακολουθούμε να πιέζουμε την κάλτσα με πολλή ενέργεια και βία, το δωμάτιο καταρρέει στον εαυτό του και σχηματίζει μια μαύρη τρύπα.

Όμως, η ικανότητα του ίδιου του δωματίου δεν έχει αλλάξει, η τοποθέτηση περισσότερων πραγμάτων ή πληροφοριών είναι ακόμη αδύνατη.

Οπότε τι θα συμβεί εάν πετάξουμε περισσότερα άπλυτα σ’ αυτό;

Το ίδιο το δωμάτιο μεγαλώνει λίγο για να φτιάξει χώρο για τις νέες πληροφορίες.

Φαίνεται ότι μια μαύρη τρύπα μεγαλώνει την επιφάνειά του κατά ένα μικρό πίξελ για κάθε μικρή πληροφορία που “πετάμε” μέσα του.

Με λίγα λόγια, περισσότερες πληροφορίες σημαίνει μεγαλύτερη επιφάνεια.

Οι πληροφορίες που παίρνει ζωγραφίζονται στην επιφάνεια, παρόμοια με αυτό που συμβαίνει όταν ρίχνουμε μια πέτρα σε μια λίμνη.

Αφότου η πέτρα βυθιστεί στον πυθμένα δε μπορούμε πια να τη δούμε,

αλλά μπορούμε να πούμε ότι κάτι πήγε εκεί από τις ρυτιδώσεις στην επιφάνεια της λίμνης.

Ακόμη και η μικρότερη μαύρη τρύπα μπορεί να αποθηκεύσει περισσότερες πληροφορίες στην επιφάνειά της από όλες όσες παράχθηκαν από τον άνθρωπο.

Αυτό το κάνουν με το να αποθηκεύουν πληροφορίες σε ένα είδος πίξελ που είναι απίστευτα μικρό.

Οι μαύρες τρύπες είναι ο απόλυτος σκληρός δίσκος.

Αυτό μοιάζει λίγο με το να παίρνεις ένα βιβλίο τσέπης, και να το μεταμορφώνεις σε ηλεκτρονικό βιβλίο, δύο αντικείμενα που φαίνονται εντελώς διαφορετικά.

Αλλά το περιεχόμενό τους είναι το ίδιο – είναι απλά κωδικοποιημένο και απομνημονευμένο με άλλο τρόπο.

Το να καταπίνουν οι μαύρες τρύπες αστέρια και πλανήτες μοιάζει με τη μεταφορά μιας ολόκληρης βιβλιοθήκης σε έναν ηλεκτρονικό αναγνώστη.

Η λύση ονομάζεται ολογραφική αρχή, αλλά αν είναι σωστή τότε όλα όσα νομίζαμε ότι γνωρίζαμε για το Σύμπαν είναι λαθεμένα.

Το σύμπαν είναι ένα ολόγραμμα

Αν οι πληροφορίες είναι πράγματι αποθηκευμένες στα σύνορα μιας μαύρης τρύπας, τότε η ακτινοβολία Hawking έχει μια πιθανότητα να μάθει γι’αυτές τις πληροφορίες

που είναι κωδικοποιημένες εκεί, και να τις πάρει μακριά από κει.

Έτσι, οι πληροφορίες δεν χάνονται όταν οι μαύρες τρύπες “ξεθωριάζουν”,

και δεν χρειάζεται να ξανά κάνουμε τη φυσική: το παράδοξο της πληροφορίες έχει λυθεί.

Αλλά ακόμη πρέπει να αλλάξουμε την αντίληψή μας για την πραγματικότητα με κάποιο θεμελιώδη τρόπο.

Αν ό,τι πέφτει μέσα στη μαύρη τρύπα είναι αποθηκευμένο στον ορίζοντα γεγονότων της, αυτό ουσιαστικά σημαίνει ότι τα τρισδιάστατα πράγματα κωδικοποιούνται σε μια επίπεδη επιφάνεια.

Έχουμε ένα όνομα για αυτό: ένα ολόγραμμα.

Ένα ολόγραμμα είναι σαν μία τρισδιάστατη φωτογραφία, ένα επίπεδο κομμάτι πλαστικού που κωδικοποιεί μια τρισδιάστατη εικόνα.

Μια μαύρη τρύπα είναι σαν ένα ολόγραμμα, γιατί τα πάντα μέσα σε αυτή κωδικοποιούνται στον ορίζοντα γεγονότων της.

Ένα πρόσωπο μέσα σε μια μαύρη τρύπα θα βιώσει τη συνήθη τρισδιάστατη ζωή.

Αλλά για μας απ’ έξω είναι πεπλατυσμένες εικόνες στην επιφάνεια της μαύρης τρύπας.

Η συνέπεια αυτού είναι αντιαισθητική, αλλά μείνετε μαζί μας για μια στιγμή.

Οι μαύρες τρύπες είναι πολύ ακραία αντικείμενα, αλλά είναι δεσμεύονται με τους ίδιους κανόνες όπως όλα τα άλλα.

Οπότε αν αυτή η τρελή δυαδικότητα μεταξύ δισδιάστατου και τρισδιάστατου λειτουργεί για τις μαύρες τρύπες, τότε θα μπορούσε να λειτουργήσει για ολόκληρο το σύμπαν, και σένα μέσα σ’ αυτό

Δεδομένου ότι ένα πρόσωπο μέσα σε μια μαύρη τρύπα δεν θα συνειδητοποιούσε ότι είναι κωδικοποιημένο σε μια πεπλατυσμένη επιφάνεια,

θα μπορούσαμε να μοιραζόμαστε την ίδια μοίρα: μπορεί στην πραγματικότητα να είσαι τεντωμένος σε μία επίπεδη οθόνη στο τέλος του σύμπαντος.

Η επιστήμη πίσω από αυτό είναι περίπλοκη και πραγματικά παράξενη, με σύμπαντα-παιχνίδια για να παίξεις, τη θεωρία των χορδών και πολλά μαθηματικά.

Θα μιλήσουμε περισσότερο γι’ αυτό σ’ ένα άλλο βίντεο.

Ανεξάρτητα από το ποια είναι η πραγματική φύση του σύμπαντος, απλά ξέρουμε ότι είναι παράξενο και περίπλοκο,

και πρέπει να κάνουμε πολύ περισσότερη φυσική για να το καταλάβουμε.

Αλλά οι μαύρες τρύπες μπορεί να είναι το κλειδί για την κατανόηση της φύσης της ίδιας της πραγματικότητας.

Αυτό το βίντεο υποστηρίζεται από το Εθνικό Ίδρυμα Επιστημών της Ελβετίας, και πραγματοποιήθηκε με την επιστημονική συμβουλή του Alessandro Sfondrini.