🎁Amazon Prime 📖Kindle Unlimited 🎧Audible Plus 🎵Amazon Music Unlimited 🌿iHerb 💰Binance
וידאו
טְק֡ס֙ט
חורים שחורים הם הדברים החזקים ביותר ביקום, חזקים מספיק כדי לקרוע כוכבים שלמים לכדי אטומים.
ולמרות שזה מפחיד ביותר, יש להם תכונה חזקה ואפלה יותר: הם עלולים למחוק את היקום עצמו!
על קצה המזלג Kurzgesagt כתוביות בעברית: KK
חורים שחורים על קצה המזלג
חור שחור מופיע כאשר כמות יוצאת דופן של חומר מרוכזת במקום זעיר.
במרכזם, הכבידה חזקה במידה כמעט אינסופית.
וכל מה שמתקרב קרוב מספיק נקרע לחלקיקים היסודיים שלו.
אפילו אור לא יכול להימלט מחורים שחורים, ולכן אנחנו רואים אותם ככדורים של אפלה.
אם היית נופל לתוך חור שחור שום דבר רע לא יקרה עד הרבה אחרי שתחצה את הגבול החיצוני שלו: אופק האירועים.
אפשר לדמיין את זה כמו שחייה בנהר שמסתיים במפל אדיר
בזמן שאתם צפים, בלי שתרגישו הזרם הולך ומתחזק, אפילו אם אתם עדיין לא רואים את המפל.
תוכלו לשחות לחוף מבטחים עד הרגע, שבלי לדעת, תחצו את נקודת האל-חזור.
לא משנה כמה מהר תנסו לשחות עכשיו, הזרם ימשוך אתכם אל מוות בטוח.
שום דבר לא מסוגל לברוח מהמפל של החור השחור ברגע שהוא מתקרב יותר מידי.
גבול זה מפריד לחלוטין את החור השחור משאר היקום: אנחנו לא יכולים להגיע אליהם מבלי שנהיה מוכנים לא לשוב.
כך שאין דרך לדעת מה באמת קורה בתוך חורים שחורים,
אבל יש לנו כמה רעיונות לגבי מה קורה ממש בקצוות שלהם.
חורים שחורים מקרינים החוצה את המסה שלהם, כמו סיר חם על כיריים שמאבד את המים שלו כקיטור.
זה נקרא קרינת הוקינג
חורים שחורים מאבדים כל הזמן כמות זעירה ביותר של המסה שלהם,
בתהליך איטי בצורה בלתי יאמנת.
לחור שחור בעל המסה של השמש שלנו יקחו 10,000 מיליארדי מיליארדי מיליארדי מיליארדי מיליארדי מיליארדי שנים,
כדי לאבד 0.0000001% מהמסה שלו.
זה קורה כל הזמן, וללא הרף. וככל שעובר הזמן, התהליך מאיץ עוד ועוד.
בעתיד הרחוק ביותר, כאשר הכוכב האחרון ביקום מת כבר לפני טריליוני שנים
חורים שחורים יהפכו לזעירים יותר ויותר עד שהם יתאדו ויעלמו, ויותירו מאחוריהם רק מעט קרינה.
אבל זו בעיה כי בתהליך ההעלמות שלהם חורים שחורים עלולים למחוק משהו בסיסי: מידע.
חלק שני- מהו מידע?
מידע אינו דבר מוחשי. הוא בדרך כלל מתואר כתכונת הסידור של החלקיקים.
מה המשמעות של זה?
תארו לעצמכם קבוצת אטומי פחמן. סדרו אותם בצורה מסוימת ותקבלו פחם.
סדרו אותם בצורה שונה, ותקבלו יהלום.
האטומים נותרו זהים. מה שהשתנה הוא המידע.
ואם נעשה את זה יותר מורכב ונוסיף עוד כמה אטומים, נקבל בננה.
נשנה את הסדר של האטומים, ונקבל סנאי.
אבני הבניין הבסיסיות של כל דבר ביקום,
הן זהות ולא משנה להן אם הן חלק מציפור או סלע או כוס קפה.
ללא מידע כל דבר ביקום יהיה זהה.
על פי מכניקת הקוונטים, מידע הוא בלתי ניתן להריסה.
הוא עלול לשנות צורה, אבל הוא לעולם לא ילך לאיבוד.
לדוגמה, אם תשרפו פיסת נייר, תקבלו אפר.
אפר זה לעולם לא יהפוך שוב לנייר.
אבל אם הייתם מסוגלים לאסוף בזהירות את כל אטומי האפר,
ולמדוד בזהירות את המאפיינים המדוייקים של העשן והחום שקרנו מהאש, אפשר בתיאוריה לשחזר את הנייר.
המידע על הנייר עדיין קיים ביקום, הוא לא הלך לאיבוד.
פשוט קשה לקרוא אותו.
אילו יכולנו איכשהוא למדוד כל אטום, חלקיק, וגל של קרינה ביקום,
יכולנו לראות ולעקוב אחר כל פיסת מידע שקיימת.
בתאוריה, יכולנו לראות את כל ההיסטוריה של היקום ממש עד למפץ הגדול.
ובדיוק כאן, חורים שחורים משבשים לנו את הכל.
מידע אומר לנו כיצד דברים שונים זה מזה, ומה היה פעם מה.
חורים שחורים עושים את ההפך: הם לוקחים דברים שונים והופכים אותם לאותו הדבר. הם הורסים מידע.
זה מה שמוביל לפרדוקס המידע, שהיא בעיה רצינית.
פרדוקס המידע
יסוד חשוב לכל החוקים שלנו בפיזיקה הוא שמידע לא יכול ללכת לאיבוד.
קיים, לא קיים, בלי מידע, הכל יחסי.
כשמדובר בהבנה שלנו את המציאות, אנחנו צריכים ערכים מוחלטים.
איך נוכל לפתור את הפרדוקס הזה?
ישנן כמה אפשרויות:
הראשונה, המידע הולך לאיבוד
לבלי שוב לנצח נצחים.
משמעות הדבר שעלינו להשליך לפח את כל חוקי הפיזיקה שלנו,
ולזרוק הרבה דברים שעבדו טוב מאוד עד כה, ולהתחיל מאפס.
כיצד יראו חוקי הפיזיקה החדשים? או מה זה אומר בשבילנו? אף אחד לא יודע.
זה קצת מפחיד, אבל גם דיי מרגש.
- המידע מוסתר
אולי חלק קטן של החור השחור מתפצל ויוצר יקום תינוק.
המידע יעבור למקום החדש והמוזר הזה, ולעולם לא נוכל לצפות בו או לגשת אליו,
אבל מבחינה טכנית הוא לא ילך לאיבוד.
זה כמו לקבל כונן קשיח שבור עם כל התמונות המשפחתיות, שלעולם לא נוכל לגשת אליו.
בטח, זה נחמד שהן לא נמחקו, אבל זה לא ממש מועיל.
או שאולי חורים שחורים אינם נעלמים לחלוטין לאחר תום מחזור החיים שלהם,
וחתיכה קטנה מהם נשארת- יהלום של מידע.
כמו מכונית ליצנים שמלאה באינסוף ליצני מידע.
אבל יש גם אפשרות שלישית
המידע נשאר בטוח למרות הכל, והוא לא אבוד או מוסתר.
ייתכן שאנחנו מסתכלים על זה בצורה לא נכונה.
אנו יודעים שחורים שחורים לוכדים מידע ועלולים למחוק אותו מאוחר יותר,
אבל אף פעם לא חשבנו על מה הם עושים איתו עד אז.
איפה חורים שחורים מאחסנים את המידע שלהם?
ניקיון קוסמי
בואו ניצור חור שחור בעזרת כביסה מלוכלכת.
ראשית, אנו ממלאים חדר עם סלי כביסה: ככל שנרצה לאחסן יותר כביסה, נשים יותר סלים בחדר.
אבל בשלב מסוים כל סל מלא עד הסוף, והחדר התמלא לחלוטין, אין מקום לעוד גרב בודד.
החדר בתפוסה מקסימלית.
אבל אם נדחוף עוד גרב עם הרבה אנרגיה ואלימות, החדר יקרוס אל עצמו ויווצר חור שחור.
אבל התפוסה של החדר עצמו לא השתנתה, עדיין בלתי אפשרי להכניס עוד דברים או מידע.
אז מה קורה אם אנחנו זורקים יותר כביסה לתוכו?
החדר עצמו נעשה מעט גדול יותר, כדי לייצר מקום למידע החדש.
מסתבר שהשטח של חור שחור גדל בפיקסל זעיר, בכל פעם שאנחנו דורקים לתוכו פיסת מידע.
בקיצור, עוד מידע אומר עוד שטח פנים.
המידע נצבע על פני השטח באותו האופן למה שקורה כאשר אנחנו זורקים אבן לתוך בריכה.
אחרי שהאבן שוקעת לתחתית אנחנו לא יכולים לראות אותה יותר,
אבל אנחנו יכולים לומר שמשהו נכנס, על פי הגלים שעל פני הבריכה.
אפילו החור השחור הקטן ביותר יוכל לאחסן יותר מידע על פני השטח שלו,
מכל המידע שהופק אי פעם בהיסטוריה האנושית.
הם עושים זאת על ידי שמירת מידע על סוג של פיקסל שהוא זעיר במידה לא יאמנת.
חורים שחורים הם הכונן הקשיח האולטימטיבי.
זה דומה ללהיפטר מניירות, ולהפוך אותם לספר אלקטרוני.
שני דברים שנראים שונים לגמרי, אבל התוכן שלהם זהה לחלוטין.
הוא רק מקודד ומשונן בדרך אחרת.
חורים שחורים בולעי כוכבים ופלנטות, דומים יותר ללהעביר ספרייה שלמה לתוך קורא ספרים אלקטרוני.
פתרון זה נקרא העקרון ההולוגרפי, ואם הוא נכון, אז מה כל שחשבנו שידענו על היקום הוא טעות.
היקום הוא הולוגרמה
אם מידע מאוחסן למעשה על הגבול של חור שחור,
קיים סיכוי שקרינת ההוקינג תוכל ללמוד על המידע שמקודד שם, ותישא אותו החוצה.
אז המידע לא הולך לאיבוד כאשר חורים שחורים מתפוגגים,
ואנחנו לא צריכים להתחיל מחדש את הפיזיקה: פרדוקס המידע נפתר.
אבל אנחנו עדיין נצטרך לשנות את הבנתנו את המציאות בצורה יסודית.
אם כל מה שנופל לתוך חור שחור מאוחסן על אופק האירועים שלו, זה בעצם אומר שדברים תלת-מימדיים מקודדים על משטח חלק.
יש לנו שם לזה: הולוגרמה.
הולוגרמה היא כמו תמונת 3D, חתיכת שטוחה של פלסטיק שמקודדת תמונה תלת-ממדית.
חור שחור הוא כמו הולוגרמה, מכיוון שכל מה שבתוכו מקודד על אופק האירועים שלו.
אדם שנמצא בתוך החור השחור יחווה את החיים התלת-מימדיים הרגילים שלו.
אבל מבחינתנו העומדים בחוץ, הם תמונות שטוחות על פני השטח של החור השחור.
ההשלכות של זה נוגדות את ההגיון, אבל הישארו איתנו לרגע.
חורים שחורים הם אובייקטים קיצוניים מאוד, אבל גם הם כבולים לאותם החוקים כמו כל דבר אחר.
כך שאם הדואליות המטורפת הזה בין התלת והדו מימדים עובדת עבור חורים שחורים,
אז היא יכולה לעבוד עבור היקום כולו, וגם לנו בתוכו.
מאחר ואדם הנמצא בתוך חור שחור לא יבין שהוא מקודד על משטח שטוח,
אנו עשויים לחלוק את אותו הגורל: יתכן שאנחנו בעצם מוקרנים על מסך שטוח בסוף היקום.
המדע מאחורי זה הוא מסובך וממש מוזר, עם משחקים ביקומי צעצוע, תורת המיתרים, והמון מסה.
נדבר עוד על זה בסרטון אחר.
לא משנה מה טבעו האמיתי של היקום, אנחנו יודעים רק שהוא מוזר ומסובך,
ונצטרך לעשות עוד הרבה מאוד פיזיקה כדי להבין אותו.
אבל חורים שחורים עשויים להיות המפתח להבנת טבע המציאות.
סרטון זו נתמך על ידי הקרן הלאומית השויצרית למדע, והוכן עם ייעוצו המדעי של Alessandro Sfondrini.