Video
Transcriere
Găurile negre sunt cele mai puternice lucruri din univers; suficient de puternice pentru a descompune stele în bucăți mici cât atomii
În timp ce acest lucru este destul de înfricoșător, ele au o proprietate chiar mai puternică și întunecată: ar putea distruge universul
Găurile negre, pe scurt:
O gaură neagră apare atunci când o cantitate enormă de materie este concentrată într-un spațiu mic
În centrul lor, gravitatea este aproape infinit de puternică și orice se
apropie prea mult este rupt în particule elementare
Nici măcar lumina nu poate scăpa de găurile negre, de aceea le percepem ca fiind sfere de întuneric
Dacă ar fi să cădeți într-o gaură neagră nimic rău nu se va întâmpla până când nu treceți de granița exterioară: orizontul evenimentului
Vă puteți imagina acest lucru ca înotul într-un râu care are la sfârșit o cascadă enormă
Pe măsură ce plutiți de-a lungul, imperceptibil, fluxul devine tot mai rapid, chiar dacă nu puteți vedea cascada încă
Ați putea înota către un loc sigur, până când, fără să observați, treceți de punctul din care nu vă mai puteți întoarce
Nu contează cât de repede încercați să înotați acum, fluxul vă va atrage către moarte sigură
Nimic nu poate scăpa de o gaură neagră odată ce se apropie prea mult
Această frontieră separă complet găurile negre de restul universului: nu le putem accesa decât dacă suntem dispuși să nu ne mai întoarcem niciodată
Deci, nu există nici o modalitate de a spune ceea ce se întâmplă cu adevărat în interiorul găurilor negre
Dar avem câteva idei despre ceea ce se întâmplă chiar la marginile lor
Găurile negre radiază masa lor precum o oală încinsă care pierde apă sub formă de abur
Aceasta se numește radiația Hawking
Găurile negre pierd în mod constant o cantitate extrem de mică din masa lor
un proces care este incredibil de lent
Îi va lua unei găuri neagre cu o masă egală cu cea a soarelui nostru 10.000 de miliarde de miliarde de miliarde de miliarde de miliarde de miliarde de ani pentru a pierde 0,0000001% din masa sa
Acest lucru se întâmplă în mod constant și cum e de neoprit, procesul se accelerează tot mai mult
În viitorul îndepărtat, atunci când ultima stea din univers se va fi stins de triliarde de ani,
Găurile negre devin tot mai mici până când se evaporă și dispar, lăsând în urmă doar un pic de radiații
Dar aceasta este o problemă, deoarece în procesul de dispariție găurile negre ar putea șterge ceva fundamental: informații
2 - Ce este informația?
Informația nu este ceva tangibil. Este de obicei înțeleasă ca o proprietate a „acordului de particule”. Ce inseamna asta?
Imaginați-vă o grămadă de atomi de carbon. Aranjați-i într-un anumit fel și veți obține cărbune
Aranjați-i într-un mod diferit, și veți obține un diamant
Atomii sunt aceeiași. Ce se modifică este informația. Dacă vom face acest lucru mai complex și adăugăm mai mulți atomi
Obținem o banană
Schimbăm dispunerea atomilor și vom obține o veveriță
Blocurile de construcție de bază ale întregului univers
sunt aceleași și nu le pasă dacă sunt parte dintr-o pasăre sau o piatră sau o ceașcă de cafea
Fără informații, totul în univers ar fi la fel
Conform teoriei mecanicii cuantice, informația este indestructibilă
Și-ar putea schimba forma
dar nu poate fi pierdut niciodată: de exemplu, dacă ardeți o bucată de hârtie, obțineți cenușă
Acea cenușă nu va deveni din nou hârtie niciodată
Dar dacă ați fi în măsură să colectați cu atenție fiecare atom de carbon din cenușă și să măsurați proprietățile exacte ale fumului și căldurii
radiate de foc ați putea reconstrui în teorie hârtia
Informația hârtiei este încă în univers. Nu e pierdută
E doar greu de citit
Dacă cumva ați putea măsura
fiecare atom, particulă și undă de radiație din univers, ați putea vedea și urmări toată informația existentă
Ipotetic vorbind, ați putea vedea întreaga istorie a universului de la Big Bang
Aici, găurile negre ne încurcă
Informația ne spune cum lucrurile sunt diferite unele de altele și ce ar trebui să fie ce
Găurile negre fac contrariul: ele iau lucruri diferite și le amestecă. Ele distrug informația
Acest lucru creează paradoxul de informațe și este o problemă gravă
Paradoxul de informațe
Este fundamental pentru toate legile fizicii că informațiile nu pot fi pierdute
A fi sau a nu fi, fără informație
totul este relativ
Când vine vorba de înțelegerea realității noastre, avem nevoie de absolut
Cum am putea rezolva acest paradox?
Există câteva posibilități
- Informația este pierdută
Irecuperabil și pentru totdeauna
Acest lucru înseamnă că trebuie să negăm toate legile fizicii noastre, renunțând la o mulțime de lucruri
care au funcționat foarte bine până în prezent și să înceapem de la zero
Cum ar arăta aceste noi legi ale fizicii sau ce înseamnă asta pentru noi, nimeni nu știe
Asta este un pic înfricoșător, dar, de asemenea, și interesant
- Informația este ascunsă
Poate o mică parte din gaura neagră se desparte și formeaza un mic univers
Informația va fi transferată în acest loc nou și ciudat, de unde nu o mai putem observa și interacționa cu ea
dar punct de vedere tehnic, nu s-ar fi pierdut
Este ca și cum ați avea un hard disk defect cu toate fotografiile de familie, pe care nu îl puteți accesa
Sigur, e frumos că acestea nu au fost șterse, dar, de asemenea, nu de mare ajutor
Sau poate că găurile negre nu dispar complet după încheierea ciclului lor de viață,
dar o mică parte este lăsată; un diamant cu informații
Ca o mașină clovn umplută cu o cantitate infinită de clovni de informații
Dar există o a treia opțiune
Informația este în siguranță la urma urmei, nu pierdută sau ascunsă
Poate că ne-am uitat la acest lucru într-un mod greșit
Știm că găurile negre prind informația și s-ar putea să o ștergă mai târziu, dar nu ne-am gândit niciodată ce se întâmplă cu ea între timp
Unde stochează găurile negre informația ?
Menaj cosmic
Să creeăm o gaură neagră cu rufe murdare
În primul rând, vom umple o cameră cu coșuri de rufe: cu cât doriți mai multe rufe, cu atât sunt necesare mai multe coșuri
Dar, la un moment dat, fiecare coș este plin, iar camera este complet stivuită; nu mai încape nicio șosetă
Camera este la capacitate maximă
dar dacă totuși înghesuim o șosetă cu multă energie și violență, camera se prăbușește în sine și formează o gaură neagră
Dar capacitatea camerei în sine nu s-a schimbat. Să mai adăugăm lucruri sau informație este încă imposibil
Deci, ce se întâmplă dacă aruncăm mai multe rufe în ea?
Camera în sine devine un pic mai mare pentru a face loc pentru noile informații
Se pare că o gaură neagră își crește suprafața cu un pixel pentru fiecare bit de informație pe care o aruncăm în ea
Pe scurt, mai multă informație înseamnă o suprafață mai mare
Informația „devine pictată” pe suprafață, similar cu ceea ce se întâmplă atunci când vom arunca o piatră într-un iaz
După ce piatra se scufundă nu o mai putem vedea
dar putem spune că ceva a mers în jos datorită valurilor de pe suprafața
Chiar și cea mai mică gaură neagră poate stoca mai multe informații pe suprafața sa, decât toate datele produse vreodată în istoria omenirii
Ele fac acest lucru prin stocarea de informație într-un tip de pixeli care este incredibil de mic
Găurile negre sunt un hard drive de necontestat
Asta seamănă cu a lua o carte și a o transforma într-un e-book; două lucruri care arata complet diferit
dar conținutul lor este același; este doar codificat și memorate într-un alt mod
Găurile negre înghițind stele și planete sunt precum transferul unei biblioteci pe un e-reader
Această soluție se numește principiul holografic, dar dacă este corectă, atunci tot ceea ce credeam că știm despre univers este greșit
Universul este o hologramă
Dacă informația este, de fapt, stocată pe limita unei găuri negre, radiatia Hawking are o șansă de a învăța despre informația
codată acolo și o poate transporta
Deci, informația nu se pierde atunci când găurile negre se estompează
și nu e nevoie să refacem fizica: paradoxul informației este rezolvat
Dar încă mai trebuie să schimbăm înțelegerea noastră a realității într-un mod fundamental
Dacă tot ceea ce cade în gaura neagră se stochează pe orizontul evenimentului, practic înseamnă că lucrurile tri-dimensională sunt codificate pe o suprafață plană
Avem un nume pentru asta: o hologramă
O hologramă este ca o fotografie 3D: o bucată plată din plastic care codifică o imagine tri-dimensională
O gaură neagră este ca o hologramă pentru că totul din interiorul acesteia este codificat pe orizontul evenimentului
O persoană din interiorul unei găuri negre va experimenta viața obișnuită, tri-dimensională
dar pentru noi, la exterior, acestea sunt imagini aplatizate pe suprafața găurii negre
Consecința acestui fapt este contraintuitiv, dar rămâneți cu noi pentru un moment
Găurile negre sunt obiecte foarte extreme, dar ele sunt încă legate de aceleași reguli ca și orice altceva
Așa că, dacă această dualitate între 2D și 3D funcționează pentru găuri negre, atunci ar putea lucra pentru întregul univers (inclusiv tu)
Din moment ce o persoană în interiorul unei găuri negre nu și-ar da seama că este codificată pe o suprafață plană,
am putea împărtăși aceeași soartă: s-ar putea să fiți întins pe un ecran plat, la sfârșitul universului
Știința din spatele acestui lucru este complicată și într-adevăr ciudată, cu universuri de jucărie cu care vă puteți juca, teoria corzilor și multă masă
Vom vorbi despre asta mai mult într-un alt episod
Indiferent de ceea ce adevărata natură a universului este într-adevăr, știm doar că este ciudat și
complicat și că trebuie să facem mult mai multă fizică pentru a înțelege
Dar găurile negre ar putea fi cheia pentru înțelegerea naturii realității însăși
Acest videoclip a fost susținut de Swiss National Science Foundation și realizat cu avizul științific al lui Alessandro Sfondrini