Відео

Транскрипція

Чорні діри є наймогутнішими штуками у Всесвіті, достатньо сильними, щоб роздирати цілі зірки на часточки розміром з атом.

Що ж. Досить страшно. Вони мають навіть потужнішу і темну здатність: вони можуть видалити сам Всесвіт.

Коротко про чорні діри.

Чорна діра з’являється коли неймовірна кількість матерії сконцентровуєтьчя в крихітному просторі.

В їхньому центрі, гарвітація є майже безкінечно сильною і все що потрапляє занадто

близько - розривається на елементарні часточки.

Навіть світло не може покинути чорну діру і тому ми сприймаємо їх я сфери чорноти.

Якби ви впали в чорну діру, нічого погано не сталося б до того коли б ви перетнули її зовнішній кордон - горизонт подій.

Ви можете уявити це як плавання у річці яка закінчується величезним водоспадом.

Поки ви пливете вздовж, непомітно, течія стає все швидшою і швидшою, навіть, якщо ви поки не можете бачити водоспад.

Ви могли б приплисти до безпечного місця, поки, навіть не помічаючи, не перетнули б межу неповернення,

Незважаючи на те наскільки швидко ви стараєтесь плисти зараз, течія буде тягнути вас до неминучої смерті.

Ніщо не може покинути водоспад чорної діри як тільки опиняється занадто близько

Цей кодон понвістю відділяє чорні діри від решти Всесвіту: ми не можемо дістатися до них, якщо не готові ніколи більше не повернутися.

Тож немає жодного способу сказати, що насправді відбувається всередині чорних дір,

але ми маємо декілька ідей, що відбувається на самій їхній межі.

Чорні діри випромінюють їхню масу геть, як гаряча кастрюля на плиті втрачає воду у вигляді пари.

Це називають випромінюванням Гокінга.

Чорні діри постійно втрачають екстримально крихітну кількість їхньої маси,

а процес є неймовірно повільним.

Це займе чорній дірі з масою нашого сонця 10,000 мільярдів мільярдів мільярдів мільярдів мільярдів мільярдів років, щоб втратити 0,0000001% своєї маси.

Це відбувається постійно і беззупинно і все прискорюється і прискорюється.

В далекому далекому майбутньому коли останні зірки в Всесвіті будуть мертвими трильйони років,

чорні діри будуть все крихітнішими і крихітнішими поки вони не випаруються і не зникнуть, залишаючи за собою лише трішки радіації.

Але це є проблемою оскільки в процесі зникнення чорні діри можуть знищити дещо фундаментальне - інформацію.

2- Що таке інформація?

Інформація не є чимось відчутним. Вона зазвичай розуміється як властивість організації часток. Що це означає?

Уявіть групу атомів вуглецю. Впорядкуйте їх в певному порядку і ви отримаєте вугілля.

Впорядкуйте в іншому і отримаєте діамант.

Атоми є тими ж але перемінною є інформація. Якщо ми зробимо це дещо складнішим і додамо ще декілька атомів,

ми отримаємо банан.

Змінимо розташування атомів і ми отримаємо білку.

Основні будівельні блоки всього у Всесвіті є такими ж,

і не має значення чи є вони частиною пташки чи каменя, чи чашки кави.

Без інформації все в Всесвіті було б таким ж.

Відповідно до теорії квантової механіки інформація є незнищуваною.

Вона може змінювати форму,

але вона не може бути втраченою: наприклад, якщо ви спалите шматок паперу, ви отримаєте попіл.

Цей попіл ніколи знову не стане папером.

Але, якщо ви зможете акуратно зібрати кожен атом вуглецю в попелі і виміряти точні властивості диму і жару

випромінюваного вогнем, ви зможете, в теорії, реконструювати папір.

Інформація про папір досі є у Всесвіті. Вона не є втраченою

вона всього лише є складною для прочитання.

Якщо ви якимось чином зможете виміряти кожен атом і частку, і хвилю радіації у Всесвіті,

ви зможете побачити і відслідкувати кожну чатсочку інформації яка там є.

Гіпотетично, ви зможет побачити цілу історію Всесвіту аж до Великого Вибуху.

Ось де чорні діри ствавлять нам підніжку.

Інформація каже нам як речі відрізняються одна від одної і що було чим.

Чорні діри роблять зворотнє: вони беруть різні речі і роблять їх однаковими. Вони знищують інформацію.

Це створює парадокс інформації.

Інформаційний парадокс.

Це фундаментально для всіх наших законів фізики, що інформація не може бути втраченою.

Інсую, не існує. Без інформації все відносно.

Коли справа доходить до нашого розуміння реальності, нам необхідні абсолютності.

Як ми можемо розв’язати цей парадокс.

Є декілька можливостей.

1. Інформація втрачена.

Без повернення і назавжди.

Це означає, що ми повинні відмовитися від усіх наших законів фізики, викинути багато речей

які працювали дуже добре до цього часу і почати усе з нуля.

Якими ці нові закони фізики будуть чи що це буде значити для нас, ніхто не знає.

Це є дещо лякаючим, але і є дещо цікавим.

2. Інформаціє є прихованою.

Можливо мала частина чорної діри відривається і утворює новий Всесвіт.

Інформація буде преміщеною до цього нового дивного місця, де ми могли б спостерігати або взаємодіяти з нею,

але технічно вона не буде втрачено.

Це як мати зломаний жорсткий диск зі всіма сімейними фотографіями, до яких ви ніколи не зможете дістатися.

Звінсо, це добре що вони не будть видалені але це не дуже допомагає.

Або, мабуть, чорні діри не зникають повністю після кінця їхніх життєвих циклів,

але великий шматок залишається, інформаціний діамант.

Як клоунська машина заповнена безкінечною кількістю клоунів.

Та є ще третій варіант:

Інформація є в безпеці, не загублена і не прихована.

Можливо, ми всього лише дивимося на все це з неправильного боку.

Ми знаємо, що чорні діри ловлять у пастку інформацію і можуть видалити її пізніше, але ми ніколи не думали про те, що вони роблять це з часом.

Де чорні діри зберігають інфорацію?

Космічне домашнє господарство

Давай створимо чорну діру з брудної білизни.

Поперше, ми заповнимо кімнату корзинами для білизни: чим більше білизни ви хочете зберігати, тим більше корзин ви поставите до кімнати.

Але в певний момент коли кожна корзина буде повною і кімната повністю заповнена, жодна додаткова шкарпетка не влізе.

Кімната у своїй максимальній місткості.

Але, якщо ми таки втиснемо шкарпетку з великою кількістю енергії і зусиль, кімната колапсує сама в себе і сформує чорну діру.

Але місткість кімнати не змінилась. Вмістити ще більше речей або інформації досі неможливо.

тож, що трапиться, якщо ми закинемо більше білизни в неї?

Кімната стане трохи більшою, щоб стоврити більше місця для інформації.

Виходить, що чорна діра збільшує свою поверхню на малюсінький піксель інформації, що ми вкидаємо.

Якщо коротко, більше інформації означає більшу площу поверхні.

Інформація малюється на поврехні, схоже на те, що трапляється коли ми кидаємо камінь у ставок.

Після того як камінь йде на дно, ми більше не можемо його побачити,

але ми можемо сказати, що дещо увійшло через круги на поверхні ставка.

Навіть найменша чорна діра може зберігати більше інформації на своїй поверхні ніж вся інформація коли-небудь вироблена за історію людства.

Вони роблять це зберігаючи інформацію в типі пікселів які є неймовірно крихітними.

Чорні діри є абсолютними жорстикими дисками.

Це ніби взяти книжку з м’якою обкладинкою і перетворити її в е-книжку, дві речі які виглядають абсолютно по різному.

Але їхній вміст є однаковим - він всього лиш закодований і запам’ятований в різний шлях.

Чорні діри ковтаючи зірки і планети ніби преміщають цілі бібліотеки до е-читанки.

Таке рішення називають голографічним принципом, але якщо воно є правдивим, то все, що ми думали і знали про Всісвіт є помилковим.

Всесвіт є голограмою.

Якщо інформація дійсно зберігається на межі чорної діри, випромінювання Хокінга має шанс навчитися інформації

зашифрованої там, і віднести її геть.

Тож, інформація не втрачається коли чорна діра зникає,

і нам не потрібно переробляти фізикую. Інформаційний парадокс вирішений.

Але нам досі потрібно змінити наше розуміння реальності в фундаментальний спосіб.

Якщо все що падає в чорну діру зберігаєтсья на її горизонті подій, це означає, що трьохвимірні речі є закодованими на плоскій поверхні.

Ми маємо назву для такого явища - голограма.

Голограма це як 3D фото на плоскому шматку пластику на якому зашифровано трьохвимірне зображення.

Чорна діра, як голограма, тому що все всередині неї зашифроване на її горизонті подій.

Особа всередині чорної діри переживатиме трьохвимірне життя,

але для нас на зовні вони будуть плоскими зображеннями на поврехні чорної діри.

Наслідки цього суперечать здоровому глузду але залишайтесь з нами.

Чорні діри є дуже екстримальними об’єктами але вони досі підкоряються тим ж законам, що й усе інше.

Тож, якщо ця божевільна двоїстість між 2D і 3D працює для чорних дір, то вона може працювати для цілого Всесвіту і вас у ньому.

Відколи особа всередині чорної діри не буде усвідомлювати, що вона зашифрована на плоскій поверхні,

ми можемо розділяти ту ж долю: ви дійсно можете бути розтягнутими над плосим екраном на іншому кінці Всесвіту .

Наука позаду цього є складною і дійсно дивною з іграшками щоб грати з ними, теорією струн і великою кільскістю математики.

Ми поговоримо більше про це в наступних відео.

Незалежно те, якою справжня природа Всесвіту дійсно є, ми всього лиш знаємо, що вона є дивною і складною,

і ми повинні зробити ще багато фізики щоб зрозуміти її.

Але чорні діри можуть бути ключем до розуміння природи реальності.

Це відео було створено за підтримки Швейцарської Національної Наукової Фундації і випущено з науковими порадами Александро Сфондріні.