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

1. 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

2. 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