Vídeo

Transcrição

Os buracos negros são as coisas mais poderosas do universo, fortes o suficiente para rasgar estrelas inteiras em pedaços do tamanho de átomos.

Embora isso seja assustador o suficiente, eles têm uma propriedade ainda mais poderosa e sombria: eles podem excluir o próprio universo.

Buracos negros resumidos.

Um buraco negro aparece quando uma quantidade extraordinária de matéria é concentrada em um pequeno espaço.

No seu centro, a gravidade é quase infinitamente forte e tudo que chega muito perto

é quebrado nas suas pequenas partículas elementares.

Nem mesmo a luz pode escapar buracos negros e, por isso, nós os percebemos como esferas de escuridão

Se você caísse em um buraco negro, nada de ruim aconteceria até bem depois de atravessar sua borda externa: o horizonte de eventos

Você pode imaginar como se estivesse nadando em um rio e o final fosse uma enorme cachoeira.

À medida que você nada, imperceptivelmente o fluxo fica cada vez mais rápido, mesmo que você ainda não consiga ver a cachoeira.

Você poderia nadar até a segurança até que, sem perceber, você atravessa o ponto onde não pode mais retornar.

Não importa quão rápido você tenta nadar agora, o fluxo irá puxar você para certa morte.

Nada pode escapar de uma cachoeira de buraco negro uma vez que fica muito perto.

Esta borda separa completamente os buracos negros do resto do universo: não podemos acessá-los a menos que estejamos dispostos a nunca retornar.

Então, não há como contar o que realmente está acontecendo dentro de buracos negros.

Mas temos algumas ideias sobre o que está acontecendo bem nas suas bordas.

Os buracos negros irradiam sua massa como uma panela quente em um fogão, perdendo a água como vapor.

Isso se chama radiação de Hawking.

Os buracos negros perdem constantemente uma quantidade extremamente pequena de sua massa

E é um processo inacreditavelmente lento.

Será preciso um buraco negro com uma massa do nosso sol 10.000 bilhões bilhões bilhões bilhões de anos para perder 0.0000001% de sua massa

Isso está acontecendo de forma constante e imparável e à medida que acontece, acelera cada vez mais

No futuro muito distante, quando a última estrela no universo estiver morta por trilhões de anos

Os buracos negros vão diminuir e diminuir ate evaporizarem e deixar um pouco de radiação

Mas isso é um problema, porque no processo de desaparecimento de buracos negros pode excluir algo fundamental: informação

2 - Oque é informação?

A informação não é tangível. É tipicamente entendido como uma propriedade do arranjo de partículas. O que isto significa?

Imagine um monte de átomos de carbono. Organize-os de uma certa maneira e você recebe um carvão

Organize-os de uma maneira diferente, e você obtém um diamante.

Os átomos são os mesmos, o que muda é a informação. Se tornarmos isso mais complexo e adicionar mais alguns átomos

Ficamos com uma banana.

Mude o arranjo dos átomos e ficamos com um esquilo.

Os blocos básicos de construção de tudo no universo são os mesmos

e não se importe se eles são partes de um pássaro, de uma pedra ou de uma xícara de café.

Sem informação tudo no universo seria a mesma coisa.

De acordo com a teoria da mecânica quântica informação é indestrutível

Pode mudar de forma

mas nunca pode ser perdido: por exemplo, se você queimar um pedaço de papel, você fica com as cinzas.

Isso cinzas nunca se tornará papel novamente.

Mas se você fosse capaz de coletar cuidadosamente cada átomo de carbono nas cinzas, e medisse as propriedades exatas do fumo e do calor

que irradia do fogo, você poderia, em teoria, reconstruir o papel

As informações do papel ainda está no universo. Não está perdido,

é apenas difícil de ler

Se você pudesse de alguma forma medir cada átomo e partícula e onda de radiação no universo,

você poderia ver e acompanhar cada parte de informação existente.

Hipoteticamente, você poderia ver toda a história do universo de volta ao Big Bang.

E aqui, os buracos negros viram um obstáculo.

Informações nos diz como as coisas são diferentes uma das outras e o que costumava ser o que.

Os buracos negros fazem o oposto: eles tomam coisas diferentes e as transformam em uma só. Eles destroem informações.

Isso cria o paradoxo da informação, e isso é um problema sério.

O paradoxo de informações

É fundamental para todas as nossas leis da física que a informação nunca possa ser perdida

Existente, não existente. Sem informações

Tudo é relativo.

Quando se trata de nossa compreensão da realidade, precisamos de coisas absolutas.

Como podemos resolver este paradoxo?

Existem algumas possibilidades.

1. A informação é perdida

Irremediavelmente e para sempre.

Isso significa que temos de misturar todas as nossas leis da física jogando fora um monte de coisa

Isso funcionou muito bem até agora para começar do zero

O que essas novas leis da física pareceriam, ou o que isso significariam para nós, ninguém sabe.

Isso é um pouco assustador, mas também muito empolgante.

2. A informação está escondida

Talvez uma pequena parte do buraco negro se divida e forme um universo bebê

As informações seriam transferidas para este novo lugar estranho, onde nunca poderíamos observar ou interagir com ele,

Mas tecnicamente não seria perdida.

É como ter um disco rígido quebrado com todas as suas fotos de família que você nunca poderia acessar.

Claro, é bom que elas não tenham sido excluídas, mas também não é muito útil.

Ou talvez os buracos negros não desaparecem completamente após o fim do seu ciclo de vida,

mas um pequeno pedaço é deixado, um diamante de informações.

Como um carro cheio de infinitos palhaços de informação.

Mas há uma terceira opção:

A informação é segura afinal, não perdida ou escondida.

Talvez tenhamos olhado para tudo isso da forma errada.

Sabemos que os buracos negros aprisionam informações e podem deletá-las mais tarde, mas nós nunca pensamos no que eles fazem com ela no meio-tempo.

Onde é que os buracos negros armazenam suas informações?

Limpeza Cósmica

Vamos criar um buraco negro com roupa suja.

Primeiro, enchemos um quarto com cestas de lavanderia: quanto mais roupa que você deseja armazenar, mais cestas você coloca na sala.

Mas em algum ponto, todas as cestas ficam cheias e a sala está totalmente empilhada, onde sequer uma meia cabe.

O quarto está na capacidade máxima.

Mas se nós ainda espremermos a meia com muita energia e violência, da sala entra em colapso sobre si mesma e forma um buraco negro.

Mas a capacidade da sala em si não mudou, colocar mais coisas ou informação continua impossível.

Então, o que acontece se jogar mais roupa nela?

O quarto fica um pouco maior para dar espaço para a nova informação.

Acontece que um buraco negro cresce sua superfície por um minúsculo pixel para cada bit de informação que jogar nele

Em poucas palavras, mais informação significa mais área de superfície

A informação é pintado sobre a superfície, semelhante ao que acontece quando se joga uma pedra em um lago.

Após a pedra afundar, não podemos mais vê-la

Mas podemos dizer que algo caiu ali das ondulações na superfície da lagoa.

Mesmo o buraco negro mais pequeno pode armazenar mais informações em sua superfície do que todos os dados já produzido na história humana.

Eles fazem isso através do armazenamento de informações em um tipo de pixel que é incrivelmente minúsculo.

Buracos negros são os HDs de última geração.

Isso é tipo pegar um livro e transformar em um E-book, duas coisas totalmente diferentes.

Mas o conteúdo é o mesmo – só está armazenado de um jeito diferente.

Os buracos negros engolir estrelas e planetas é como transferir toda uma biblioteca em um e-reader

Esta solução é chamado o princípio holográfico, mas se está correto, então tudo o que pensávamos que sabíamos sobre o universo está errado

O universo é um holograma

Se a informação é armazenada na fronteira de um buraco negro, a radiação Hawking tem a chance de aprender sobre as informações

codificadas lá, e pode levá-la embora.

Assim, a informação não é perdida quando buracos negros desaparecem,

E nós não precisamos refazer a física: o paradoxo da informação é resolvido.

Mas ainda temos de mudar nossa compreensão da realidade de uma maneira fundamental.

Se tudo o que cai no buraco negro é armazenado no seu horizonte de eventos, isso basicamente significa que o material tridimensional é codificado em uma superfície plana.

Temos um nome para isso: um holograma.

Um holograma é como uma foto 3D, uma peça plana de plástico que codifica uma imagem tridimensional

Um buraco negro é como um holograma porque tudo dentro dele está codificado em seu horizonte de eventos.

Uma pessoa dentro de um buraco negro irá experimentar a sua vida tridimensional habitual.

Mas para nós do lado de fora, elas são imagens achatadas na superfície do buraco negro

A consequência disto é contra-intuitivo, mas fique com a gente por um momento.

Os buracos negros são objetos muito extremos, mas eles ainda estão vinculados às mesmas regras que todo o resto.

Por isso, se esta dualidade louca entre 2D e 3D funciona para buracos negros então, ela pode funcionar para todo o universo, com você nele.

Uma vez que uma pessoa dentro de um buraco negro não iria perceber que eles estão codificadas em uma superfície plana,

Podemos compartilhar o mesmo destino: você pode realmente estar esticado sobre uma tela plana no final do universo.

A ciência por trás disso é complicado e muito estranho, com universos de brinquedo para brincar, a teoria das cordas e muitas contas.

Falaremos mais sobre isso em outro vídeo

Independentemente do que a verdadeira natureza do universo realmente seja, nós só sabemos que é estranha e

complicada, e temos ainda que fazer muitas contas para entendê-la.

Mas os buracos negros podem ser a chave para a compreensão da natureza da própria realidade.

Este vídeo foi apoiado pela Swiss National Science Foundation e realizado com o aconselhamento científico de Alessandro Sfondrini.