Video

Transkripcija

Crne rupe su najsnažniji objekti u svemiru, dovoljno jake da cijele zvijezde pretvore u dijelove veličine atoma.

I ako ovo nije dovoljno strašno, one imaju jedno još jače i još mračnije svojstvo: možda mogu izbrisati cijeli svemir.

Crne rupe ukratko.

Crna rupa nastaje kada se velika količina materije zgusne u malom prostoru.

U središtu crnih rupa, sila gravitacije je gotovo beskonačno jaka

i što god dođe preblizu biva raskidano u osnovne čestice.

Čak ni svijetlost ne može pobjeći iz crne rupe, tako da ih doživljavamo kao krugove tame.

Ako bi padali u crnu rupu, ništa loše se ne bi dogodilo dok ne bi prešli njenu vanjsku granicu: horizont događaja.

Možete to zamisliti kao plivanje u rijeci koja završava ogromnim vodopadom.

Kako plivate niz rijeku, neosjetno, rijeka postaje brža i brža, čak i ako još ne vidite vodopad.

Mogli biste doplivati do sigurnosti, dok odjednom bez da uopće primijetite prijeđete granicu bez povratka.

Bez obzira koliko brzo plivali sad, rijeka će vas povući prema sigurnoj smrti.

Ništa ne može pobjeći od vodopada crne rupe ukoliko se previše približi.

Ova granica potpuno razdvaja crne rupe od ostatka svemira: možemo im se približiti jedino ako smo željni nikad se ne vratiti.

I zapravo nema načina da saznamo što se zapravo događa u crnim rupama,

ali imamo nekoliko ideja o tome što se događa na njihovim krajnim granicama.

Crne rupe gube masu, kao vrući lonac koji gubi vodu u obliku pare.

Ovo se zove Hawking-ova radijacija.

Crne rupe stalno gube iznimno malene dijelove svoje mase,

a taj proces je nevjerojatno spor.

Crnoj rupi masivnoj kao Sunce potrebno je 10,000 milijardi milijardi milijardi milijardi milijardi milijardi godina da bi izgubila 0.0000001% svoje mase.

Ovo se događa stalno i nezaustavljivo, i kako vrijeme prolazi proces se sve više ubrzava.

U dalekoj budućnosti kad zadnja zvijezda u svemiru bude ugašena trilijunima godina,

crne rupe će postajati sve manje i manje sve dok ne nestanu, ostavljajući za sobom samo tragove radijacije.

I tu dolazimo do problema, jer u procesu nestanka crne rupe bi mogle obrisati i nešto fundamentalno: informaciju.

Dva - što je informacija?

Informacija je nešto neopipljivo. Uobičajeno ju smatramo svojstvom uređenosti čestica. Što ovo znači?

Zamislite gomilu atoma ugljika. Ukoliko te atome posložimo na određen način dobijemo ugljen.

Ukoliko atome posložimo na drugi načino, dobijemo dijamant.

Atomi su isti, ali ono što se mijenja je informacija. Ako ovo učinimo kompliciranijim i dodamo još atoma

dobijemo bananu.

Ako promijenimo raspored atoma, dobijemo vjevericu.

Osnovne građevne čestice svega u svemiru su jednake

i pri tome ih ne zanima da li su dio ptice, kamena ili šalice kave.

Bez informacije sve u svemiru bi bilo isto.

Prema teoriji kvantne mehanike, informacija je neuništiva.

Informacija može promijeniti svoj oblik,

ali nikad ne može biti izgubljena. Naprimjer, ako zapalite komad papira, nastane pepeo.

Taj pepeo nikad više neće postati papir ponovno.

Ali ako biste uspjeli pažljivo prikupiti sve atome ugljika u pepelu i odrediti točna svojstva dima i topline

koji nastaju u vatri, tada biste teoretski mogli rekonstruirati papir.

Informacija o tom papiru i dalje postoji negdje u svemiru. Nije izgubljena,

samo ju je jako teško pročitati.

Ukoliko biste nekako izmjerili svaki atom, česticu i valove radijacije u svemiru,

mogli biste vidjeti sve informacije koje postoje.

Hipotetski, mogli biste vidjeti cijelu povijest svemira sve do Velikog praska.

I tada nas crne rupe mogu prevariti.

Informacija nam govori o tome kako su stvari različite jedne od drugih i što je bilo što.

Crne rupe rade upravo suprotno: one uzimaju raličite stvari i čine ih jednakima. One uništavaju informaciju.

Ovo stvara informacijski paradoks, a to je ozbiljan problem.

Informacijski paradoks.

Temeljna stvar svih zakona fizike je da informacija nikad ne može nestati.

Postojanje, nepostojanje. Bez informacije, sve je relativno.

Kada se radi o shvaćanju stvarnosti, ljudima su potrebne apsolutne vrijednosti.

Kako možemo riješiti ovaj paradoks?

Postoji više mogućnosti.

1. Informacija je izgubljena.

Nepovratno i zauvijek.

Ovo znači da moramo zanemariti sve naše zakone fizike i odbaciti puno stvari

koje su funkcionirale vrlo dobro i početi iznova.

Kako će ovi novi zakoni fizike izgledati ili što oni znače za nas nitko ne zna.

Ovo je pomalo zastrašujuće, ali također i vrlo uzbudljivo.

2. Informacija je skrivena.

Možda se maleni dio crne rupe odvaja i formira maleni svemir.

Informacija bi tada bila prenesena u ovo novo čudno mjesto, koje nikad ne bismo mogli proučiti niti doći u doticaj s njim,

no tehnički informacija ne bi bila izgubljena.

To je slično tome kao kad imate hard disk sa svim obiteljskim fotografijama kojemu ne možete pristupiti.

Zasigurno, lijepa je vijest da fotografije nisu obrisane, ali također nam nije od velike pomoći.

Ili možda crne rupe ne nestaju u potpunosti nakon završetka životnog ciklusa

već ostaju maleni komadići, dijamanti informacija

koji izgledaju kao klaunski automobil napunjen beskonačnim brojem informacijskih klaunova.

Također postoji i treća opcija:

Informacija je sigurna, nije izgubljena niti skrivena.

Možda smo oduvijek na ovu stvar gledali potpuno krivo.

Znamo da crne rupe zarobljuju informacije i kasnije ih možda i brišu, ali nikad nismo razmišljali o tome što crne rupe rade s informacijama u međuvremenu.

Gdje crne rupe spremaju informacije?

Svemirsko čiščenje

Stvorimo crnu rupu sačinjenu od prljavog rublja.

Prvo, punimo sobu prljavim rubljem: što više prljavog rublja imamo potrebno nam je više košara kojima tu istu sobu punimo.

U jednom trenu sve su košare pune i soba je u potpunosti ispunjena, tako da više ni jedna čarapa u nju ne stane.

Soba je sada maksimalnog kapaciteta.

Ali ako bismo ugurali još jednu čarapu dovoljno energično, soba bi se urušila i formirala crnu rupu.

Kapacitet sobe se nije promijenio, a to znači da je nemoguće ugurati još stvari ili informacija.

Što se događa kad ubacujemo još prljavog rublja u sobu?

Soba postaje nešto veća kako bi oslobodila mjesta za nove informacije.

Zapravo se crna rupa širi malo po malo za svaki komadić informacije koji ubacimo u nju.

Ukratko, što je više informacija, to je veća površina crne rupe.

Informacije se iscrtavaju na površini, slično kao kad bacimo kamen u jezero.

Nakon što kamen potone, ne možemo ga vidjeti,

ali možemo zaključiti da je nešto upalo u vodu prema valovima koji se pojavljuju na površini jezera.

I najmanja crna rupa na svojoj površini može spremiti više informacija nego što ih je čovječanstvo proizvelo od svoga početka.

One to čine spremajući informacije unutar nevjerojatno malenih piksela.

Crne rupe su dakle ultimativni hard diskovi.

Ovo je kao da usporedimo knjigu s e-knjigom, dvije stvari koje izgledaju potpuno različito.

Njihov sadržaj je isti, samo su informacije spremljene na različite načine.

Crne rupe gutajući zvijezde i planete pretvaraju kknižnicu u e-čitač.

Ovo rješenje se naziva holografskim principom i ako je ono ispravno tada je sve što znamo o svemiru krivo.

Svemir je hologram.

Informacije su zapravo spremljene na granicama crnih rupa, te Hawkingova radijacija može uhvatiti nešto informacija

koje se nalaze na površini crnih rupa i odnijeti ih sa sobom.

To znači da informacija nije izgubljena kada crne rupe nestaju

i tada ne moramo stvarati novu fiziku te je time informacijski paradoks riješen.

Ali ipak moram promijeniti naše poimanje stvarnosti iz temelja.

Ako sve što padne u crnu rupu biva spremljeno na njenom horizontu događaja, to znači da se trodimenzionalni objekti ucrtavaju na ravnoj plohi.

Za ovo imamo i naziv: hologram.

Hologram je kao trodimenzionalna fotografija, komad plastike koji sadrži trodimenzionalnu sliku.

Crna rupa je kao hologram jer se sve sadržano u njoj nalazi na horizontu događaja.

Osoba unutar crne rupe doživljava svoj trodimenzionalni život na uobičajen način

ali za nas koji se nalazimo izvan crne rupe osobe su spljoštene na površini crne rupe.

Posljedica ovoga je suprotna intuiciji, ali ostanite s nama na trenutak.

Crne rupe su ekstremni objekti, ali i one se podvrgavaju pravilima koja vrijede za sve ostalo.

I ako luda dvojnost između 2D i 3D vrijedi za crne rupe tada ona vrijedi i u cijelom svemiru, kao i za vas koji se nalazite u njemu.

Iako osoba unutar crne rupe ne doživljava sebe kao sliku na ravnoj plohi,

možda i mi dijelimo istu sudbinu: možda smo stvarno slika na ekranu nakraju svemira.

Znanost iza ovoga je zamršena i stvarno čudna - svemir je igračka s kojom se igramo teorijom niti i s puno matematike.

O ovome ćemo govoriti u nekom drugom videu.

Bez obzira na pravu prirodu svemira koji je čudan i kompliciran

morat ćemo poraditi na još puno fizike kako bi ga razumjeli.

Crne rupe su možda ključ razumijevanja prirode stvarnosti.

Ovaj video je sponzoriran od strane Švicarskog fonda za prirodne znanosti i realiziran sa znanstvenim savjetima Alessandra Sfondrinija.