Videó

Tranzkript

A fekete lyukak az univerzum legerősebb dolgai, elég erősek, hogy egész csillagokat atom méretű darabokra szedjenek szét.

Miközben ez is elég félelmetes, van még egy ennél is erősebb és félelmetesebb tulajdonságuk: kitörölhetik magát az univerzumot!

Fekete lyukak dióhéjban

Egy fekete lyuk akkor jelenik meg, ha rendkívüli mennyiségű anyag tömörödik egy kicsi térben.

Középpontjukban a gravitáció szinte végtelenül erős, és akármi kerül

a közelébe, azt elemi részecskékre szedi szét.

Még a fény sem képes elszökni előle és emiatt mi egy fekete gömbként érzékejük őket.

Ha egy fekete lyukba esnél, semmi gond nem történne, amíg át nem lépnél határán: az eseményhorizonton.

Úgy lehet ezt elképzelni, mintha úsznál egy folyóban, ami egy óriási vízesésben végződik.

Ahogy haladsz előre, alig észlelhetően gyorsul és gyorsul az áramlat, úgy is hogy nem látni a vízesést.

Biztos helyre úszhatsz, mielőtt, akár anélkül, hogy észreveszed, eléred a pontot, ahonnan nincs visszafordulás.

Nem számít, milyen gyorsan próbálsz úszni, az áramlat a biztos halálba fog húzni.

Semmi sem képes megszökni a fekete lyuk vízesésétől, amint túl közel ér hozzá.

Ez a határ teljesen elválasztja a fekete lyukat az univerzum többi részétől. Nem juthatunk beléjük, hacsak vállaljuk, hogy soha nem térünk vissza.

Szóval nincs módja, hogy megmondjuk mi is folyik a fekete lyukakon belül.

Bár van néhány elképzelésünk, mi is folyik a legszélükön.

A fekete lyukak elsugározzák tömegüket, mint ahogy a forró lábas a tűzhelyen veszti el a vizet, miközben az párolog.

Ezt hívjuk Hawking-sugárzásnak.

A fekete lyukak folyamatosan elveszítik egy igen kicsi részét tömegüknek.

Ez a folyamat hihetetlenül lassú.

Egy fekete lyuk, aminek a tömege megegyezik a Napéval, 10000 milliárd milliárd milliárd milliárd milliárd milliárd év alatt veszíti el tömegének 0,0000001%-át.

Ez történik állandóan és megállíthatatlanul, és egyre gyorsul.

A messzi jövőben, amikor az utolsó csillag az univerzumban meghal milliárd év múlva,

a fekete lyukak egyre kisebbek lesznek addig, amíg el nem párolognak és eltűnnek, maguk után hagyva egy kis sugárzást.

De ez probléma, mert a fekete lyukak eltűnési folyamata esetleg törölhet valami alapvetőt: információt.

Mi az információ?

Az információ nem megfogható. Ezt értelmezhetjük a részecskék elrendezésének tulajdonságán is. Mit is jelent ez pontosan?

Képzelj el egy pár szénatomot. Rendezzük el egy bizonyos módon és szént kapunk.

Rendezzük el egy másik módon és gyémántot kapunk.

Az atomok megegyeznek, csak az információn változtatunk. Ha komplikáltabbá tesszük és egy pár atomot hozzáadunk akkor,

egy banánt kaptunk.

Megváltoztatjuk az atomok elrendezkedését, akkor egy mókust kapunk.

Minden alapvető építőkocka az univerzumban megegyezik,

és ne foglalkozz vele, ha egy madár, kő vagy egy csésze tea.

Információ nélkül minden az univerzumban ugyanolyan lenne.

A kvantummechanika törvénye szerint az információ elpusztíthatatlan.

Esetleg formát változtatna,

de sosem veszne el: például ha elégetsz egy darab papírt akkor hamut kapsz.

A hamu soha nem válik újra papírrá.

De, ha képesek lennénk minden egyes szénatomot begyűjteni a hamuból, és pontosan megmértük volna a füst és a

hősugárzás tulajdonságát, elméletileg rekonstruáltuk volna a papírt.

A papír információja még az univerzumban van. Nem veszett el.

Csak nehéz elolvasni.

Ha valahogyan mérhető lenne számodra minden atom, részecske és sugárzás az univerzumban,

minden apró információt nyomon tudnál követni.

Elméletben, az egész univerzum történetét láthatnád, egészen a Nagy Bummig.

És itt tesznek keresztbe a feketelyukak.

Az információ megadja, hogy a dolgok miben különböznek egymástól, és mik voltak korábban.

A fekete lyukak az ellenkezőt teszik: fogják a különböző dolgokat, és egyformává teszik. Elpusztítják az információt.

Ez hozza létre az információ paradoxont, ami egy komoly probléma.

Az információ paradoxon

Minden fizikai törvényünk alapja az, hogy az információ nem veszhet el.

Létezik, nem létezik. Információ nélkül minden relatív.

Amikor a valóság megértéséről van szó, állandók kellenek.

Hogyan oldhatjuk meg ezt a paradoxont?

Van néhány lehetőség.

Az információ elveszett.

Visszavonhatatlanul és örökre.

Ez azt jelenti, hogy el kell dobnunk minden fizikai törvényünk, rengeteg dolgot

ami eddig remekül működött, és a semmiből kiindulni.

Azt, hogy az új törvények mik lennének, vagy mit jelentene ez nekünk, senki sem tudja.

Ez egy kicsit ijesztő, de ugyanakkor érdekes is.

Az információ elbújt.

Talán a fekete lyuk egy része leszakad, és egy apró univerzummá alakul.

Az információ erre az új, furcsa helyre kerül, ahol nem figyelhetjük meg vagy módosíthatjuk,

te tulajdonképpen nem is veszett el.

Olyan, mintha lenne egy rossz merevlemezed rajta az összes családi fotóval, amihez nem férhetsz hozzá többet.

Persze szépen hangzik, hogy nem törlődtek, de ez nem segít a helyzeten.

De lehet, hogy a fekete lyukak nem tűnnek el teljesen az életciklusuk végén,

hanem egy apró információ gyémánt hátramarad.

Mint egy bohócautó, teli végtelen számú információ-bohóccal.

De van egy harmadik opció:

Az információ biztonságban van, nem veszett el vagy elbújt.

Talán csak rosszul tekintünk erre az egészre.

Tudjuk, hogy a fekete lyukak magukba zárják az információt és később kitörlik, de nem tudjuk addig mi történik.

Hol tartják az információjukat a fekete lyukak?

Kozmikus háztartás

Csináljunk egy fekete lyukat piszkos szennyessel.

Először feltöltünk egy szobát szennyeskosarakkal: minél több szennyest akarsz tárolni, annál többet raksz a szobába.

De egy bizonyos ponton minden kosár megtelik, annyira, hogy egy fél pár zokni sem fér be.

A szoba a teljes kapacitásán van.

De ha mégis betömködünk egy zoknit rengeteg energia és erőszak árán, a szoba magába omlik, és egy fekete lyukat képez.

De magának a szobának a térfogata nem változott, nem tudunk ennél több dolgot vagy információt belegyömöszölni.

Szóval, mi történik ha több szennyest rakunk bele?

Maga a szoba lesz nagyobb, hogy helyet csináljon az új információnak.

Úgy tűnik, hogy a fekete lyuk minden beledobott információval növeli a térfogatát egy apró ponttal.

Dióhéjban, több információ több felszíni terület.

Az információ a felszínre vetül, hasonlóan mint amikor egy követ dobunk egy tóba.

Miután a kő elmerül a mélybe, nem látjuk többet,

de tudjuk, hogy valamit beledobtak a vízfelszín hullámairól.

Még a legkisebb fekete lyuk is több adatot tud tárolni a felszínén, mint az összes amit az ember valaha alkotott.

Ezt úgy érik el, hogy egy elképzelhetetlenül pici képpontban tárolják az információt.

A fekete lyukak a tökéletes adathordozók.

Ez egy kicsit olyan, mint egy papír alapú könyvet e-bookra cserélni, két dolog ami teljesen különböző.

A tartalmuk viszont ugyanaz – csupán más módon van tárolva.

Ahogyan a fekete lyukak felfalják a csillagokat és a bolygókat, az kicsit olyan mint egy teljes könyvtárat e-olvasóra tölteni.

Ezt hologram-elvnek hívják, ám amennyiben igaz, úgy meglehet, hogy minden amit tudtunk az univerzumról az hamis.

Az univerzum egy hologram

Ha az információ tényleg egy fekete lyuk határán tárolódik, akkor a Hawking-sugárzás felveheti az információt,

és elviheti onnan.

Tehát az információ nem veszik el a fekete lyukakkal,

és nem kell újraalkotnunk a fizikát: az információ-paradoxon megoldódott.

De így is alapvetően meg kell változtatnunk a valóságról szóló elképzeléseinket

Ha minden fekete lyukba kerülő dolog az eseményhorizonton tárolódik, az azt jelenti, hogy három dimenziós dolgok vannak egy lapos felszínen.

Ezt úgy hívják: hologram

A hologram olyan, mint egy 3D-s fénykép, egy lapos műanyagdarab amibe egy három dimenziós kép van kódolva.

A fekete lyuk olyan mint egy hologram, mert minden ami benne van, az eseményhorizontjába van kódolva.

A fekete lyukba esett ember ugyanazt a három dimenziós életet éli,

de nekünk, kívülállóknak ők csupán kilapított képek egy fekete lyukon.

Ennek a következménye ellentmondásos, de kérlek maradj velünk még egy kicsit.

A fekete lyukak nagyon elképesztő dolgok, de ugyanazok a szabályok vonatkoznak rájuk, mint minden másra.

Tehát, ha ez az őrült kettősség a 2D és 3D között működik a fekete lyukakon, akkor ugyanígy működhet az egész univerzumon, beleértve téged.

Mivel egy fekete lyukban lévő ember nem venné észre, hogy a felszínbe van kódolva,

lehet nekünk is hasonló a sorsunk: lehet, hogy csak az univerzum szélén vagyunk kivetítve egy lapos felületen.

Az emögötti tudomány nagyon bonyolult és furcsa, játékuniverzumokkal, húrelmélettel és rengeteg matekkal.

Többet fogunk beszélni erről egy másik videóban.

Az univerzum igazi természetétől függetlenül, most csak azt tudjuk biztosan, hogy furcsa és bonyolult,

és sokkal többet kell fizikáznunk, hogy megértsük.

De a fekete lyukak lehetnek a kulcs, hogy megértsük magát a valóságot.

A videót a Swiss National Science Foundation támogatta, és Alessandro Sfondrini tudományos mentorálásával jött létre.