Video

Transkripsjon

Sorte hull er de mektigste fenomenene i universet, kraftige nok til å bryte stjerner ned til atomer.

Dette er skremmende nok, men de har en større og mørkere egenskap: de kan utslette selve universet.

Sorte hull i et nøtteskall.

Et sort hull oppstår når en enormt stor masse konsentreres i et mikro punkt.

I sentrum er tyngdekraften uendelig, og hva som enn kommer for nære

rives i stykker, helt ned til sine egne elementærpartikler

Ikke engang lys unnslipper sorte hull, så vi ser dem for oss som kloder av fullstendig mørke.

Skulle du komme for nære et sort hull, ville ingenting skje før du krysser den ytre grensen: hendelse horisonten.

Forestill deg at du flyter nedover en elv mot et kraftig fossefall.

Mens du flyter avgårde, øker strømmen og du beveger deg stadig raskere selv om du ikke ser fossefallet enda.

Du kan svømme til sikkerhet, men på et punkt blir det for sent og du har krysset grensen.

Hvor hardt du enn svømmer nå så vil strømmen trekke deg mot den sikre død.

Ingenting kan unnslippe det sorte hullets fossefall når det har kommet for nært.

Denne grensen skiller sorte hull fra resten av universet, vi får ikke tilgang med mindre vi er villige til å forsvinne for alltid.

Derfor er det umulig å si hva som egentlig foregår på innsiden av et sort hull,

men vi har en anelse om hva som skjer ved den ytterste grensen.

Sorte hull stråler vekk sin egen masse lik en kasserolle med kokende vann som fordamper.

Dette kalles Hawking strålingen.

Sorte hull har et svært lite og vedvarende tap av sin egen masse,

en prosess som foregår ufattelig sakte.

Et sort hull med samme masse som vår egen sol vil bruke 10.000 milliarder milliarder milliarder milliarder milliarder milliarder år på å fordampe 0.0000001 % av egen masse.

Dette skjer hele tiden uten stans, og hastigheten øker etter hvert som tiden går.

I en fjern fremtid når den siste stjernen i universet har vært død i milliarder av år,

vil sorte hull bli mindre og mindre før de forsvinner helt, og etterlater kun en mindre mengde stråling.

Men, det er et problem: i forsvinningsprosessen ødelegger de sorte hullene noe fundamentalt: informasjon.

2 - Hva er informasjon?

Informasjon er ikke noe håndgripelig men heller et slags vedlegg til sammensettingen av partiklene. Hva betyr dette?

Se for deg en klynge med karbon atomer. Sett de sammen på en måte så får du kull.

Arranger de på en annen måte så får du en diamant.

Selv om atomene er de samme er informasjonen forandret. Forandrer vi det enda mer og plusser på flere atomer,

får vi en banan.

Bytt rundt på atomene så får vi et ekorn.

De grunnleggende byggestenene i universet er de samme,

og de bryr seg ikke om de er en del av en fugl, en stein eller en kopp kaffe.

Uten denne informasjonen ville alt i hele universet være nøyaktig det samme.

I følge kvanteteorien kan mekanisk informasjon aldri forsvinne.

Den kan skifte form,

men kan aldri forsvinne. Hvis du for eksempel brenner et stykke papir, får du aske.

Den asken kan aldri bli til et papir igjen.

Men hvis du møysommelig samler all informasjon om hvert eneste karbonatom i asken og fikk de nøyaktige verdiene av røyken og ilden,

strålingen fra ilden, kunne du i teorien re- konstruere papiret.

Informasjonen som var lagret i papiret finnes fremdeles i universet. Den har ikke gått tapt.

Den er bare vanskelig å lese.

Hvis du kunne innhente informasjonen om hvert eneste atom og partikkel i universet,

ville du kunne se og spore hver eneste bit av informasjon som fantes.

Hypotetisk sett skulle du kunne se hele historien til universet helt tilbake til Det Store Smellet.

Og det er her sorte hull gjør det vanskelig for oss.

Informasjonen forteller oss hvordan ting er forskjellige fra hverandre og om hva som pleide å være hva.

Sorte hull gjør det motsatte: de gjør forskjellige ting til det samme. De ødelegger informasjon.

Informasjons paradokset skapes, og dette er et alvorlig problem.

Informasjons paradokset

Fundamentet for all fysikk er at informasjon aldri kan gå tapt.

Eksisterende eller ikke eksisterende; uten informasjon er alt relativt.

Vår forståelse av virkeligheten krever absolutter.

Så hvordan kan vi løse dette paradokset?

Vi har noen muligheter.

1. Informasjonen forsvinner.

Ugjenkallelig og for alltid.

Det betyr at vi må kvitte oss med alle våre fysiske lover, alt må i søppelet

som har virket bra så langt og helt fra starten av.

Hva de nye fysiske lovene ville se ut som og hva de ville bety for oss, er det ingen som vet.

Dette er litt skummelt men også litt spennende.

2. Informasjonen er skjult.

Kanskje en liten del av det sorte hullet stikker av og danner et lite baby univers.

Informasjonen ville bli overført til et rart sted vi aldri vil kunne observere eller samhandle med,

men teknisk sett ville den ikke være tapt.

Det vil være som å ha en ødelagt hard disk med familiebildene som du aldri vil kunne få tilgang til.

Det er jo fint at den ikke er ødelagt men ikke særlig nyttig.

Eller så forsvinner sorte hull aldri helt mot slutten av livs syklusen,

kanskje en liten del blir tilbake, som en informasjons diamant.

eller en klovne bil fylt med et uendelig antall klovner.

Men, det er en tredje mulighet:

Informasjonen er trygg og ikke tapt eller gjemt.

Kanskje vi bare har sett på alt på helt feil måte.

Vi vet at sorte hull lagrer informasjonen og kanskje sletter den senere, men vi tenkte ikke på hva den gjør med den i mellomtiden.

Hvor lagrer sorte hull informasjonen sin?

Kosmisk rengjøring.

La oss lage et sort hull med skitten vask.

Først fyller vi opp et rom med skittentøy kurver: jo mere tøy du vil lagre desto flere kurver plasserer du i rommet.

Til slutt vil hver eneste kurv være full og rommet er helt tettpakket. Det er ikke plass til en eneste sokk.

Rommet har fylt opp kapasiteten.

Hvis vi klemmer in en siste sokk med massevis av energi og rabalder, vil rommet kollapse innover og danne et sort hull.

Men kapasiteten til rommet er jo uforandret og det er umulig å skvise inn flere ting eller informasjon.

Så hva skjer hvis vi hiver inn litt mer skittentøy?

Selve rommet blir litt større for å få plass til den nye informasjonen.

Det viser seg at sorte hull øker overflaten ørlite grann for hver minste del av informasjon som vi tilfører.

I et nøtteskall: jo mere informasjon desto større overflate

informasjonen blir strøket på overflaten, som når vi kaster en stein i en dam.

Etter at steinen har sunket til bunns, kan vi ikke lenger se den,

men vi kan se at noe ble kastet oppi på grunn av ringene på overflaten.

Selv det aller minste sorte hull kan lagre mer informasjon på overflaten enn all data produsert i hele menneskehetens historie.

Dette gjør de ved å lagre informasjonen i en piksel type som er ufattelig liten.

Sorte hull er den ultimate harddisken.

Dette er nesten som å omdanne en pocketbok til en e- bok, to ting som ser totalt forskjellige ut.

Men innholdet er det samme, det er bare kodet og lagret på forskjellig vis.

At sorte hull sluker stjerner og planeter er nesten som å omdanne et bibliotek til en e- leser.

Dette kalles det holografiske prinsipp, og blir korrekt når alt vi trodde vi visste om universet er galt.

Universet er et hologram.

Hvis informasjon faktisk blir lagret på det sorte hullets overflate, vil Hawking strålingen gi oss en sjanse til å lære noe om denne informasjonen

som er beskrevet der, og så ta den videre.

Så informasjonen er ikke tapt når sorte hull svinner hen,

og vi trenger ikke å omgjøre de fysiske lovene, informasjons paradokset er løst.

Men vi må forandre vår forståelse av virkeligheten på en grunnleggende måte.

Hvis alt som faller inn i et sort hul blir lagret på hendelse horisonten, så betyr det at tredimensjonal informasjon står skrevet på en flat overflate.

Vi har et navn for dette: et hologram.

Et hologram er som et 3-D fotografi, et flatt plaststykke som koder et tredimensjonalt bilde.

Et sort hull er som et hologram, fordi alt på innsiden står skrevet på hendelse horisonten.

En person på innsiden av et sort hull vil oppleve sitt vanlige tredimensjonale liv

men for oss på utsiden ser de ut som flate bilder på overflaten av et sort hull.

Resultatet av dette kan virke selvmotsigende, men heng med oss et øyeblikk.

Sorte hull er svært ekstreme objekter, men de er knyttet til de samme lovene som alt annet.

Så hvis denne merkelige sammenhengen mellom 2-D og 3-D virker for sorte hull så virker den og for resten av universet og med deg i det.

Siden en person inne i et sort hull ikke vil kunne se at han står skrevet på overflaten

Kan det samme skje med oss: du vil like gjerne kunne stå strukket ut på en flat skjerm i enden av universet.

Vitenskapen bak dette er svært komplisert og virkelig underlig, med leke univers til å leke med, streng teori og store mengder matematikk.

Vi skal prate mer om dette i en annen video.

Uansett hva som er universets sanne natur vet vi bare at den er rar og komplisert,

og vi må bruke mye mer fysikk for å forstå det.

Men sorte hull kan være nøkkelen til å forstå selve virkeligheten.

Denne videoen ble laget med støtte fra Swiss National Science Foundation og vitenskapelig støtte fra Alessandro Sfondrini.