HVA ER BLACK HOLE INFORMATION PARADOX?

Send

Har du hørt at sorte hull ødelegger all informasjon som går inn i dem? Hvorfor er dette et så stort problem for fysikk?

På dagen min var ting enkelt. Snittet på kjipet mitt var fullstendig irettesatt. Nathan Fillion var kaptein for Serenity hele dagen, hver dag. ... og sorte hull var hull som var svarte. Med det mener jeg at sorte hull ville komprimere materie og energi til en uendelig tett singularitet, og ikke skapt et tilsynelatende uoverkommelig informasjonsparadoks. Jepp, det var de gode dagene.

Men de dagene er over. Nå er det hele 50 gråtoner, med fysikkens lover som bøyes under andre fysiske lover. “Hashtag ikke min kristen”. Det jeg snakker om er black hole informasjonsparadokset.

Først, la oss snakke informasjon. Når fysikere snakker informasjon, handler de om den spesifikke tilstanden til hver enkelt partikkel i universet: masse, plassering, spinn, temperatur. Fingeravtrykket som identifiserer hver enkelt, og sannsynligheten for hva de skal gjøre i universet. Du kan endre atomer, knuse dem sammen, men kvantebølgefunksjonen som beskriver dem, må alltid bevares.

Kvantefysikk lar deg løpe hele universet fremover og bakover, så lenge du reverserer alt i matte: ladning, paritet og tid. Her er den viktige delen. De store hjernen forteller oss at informasjon må leve videre, uansett hva. Tenk på det som energi. Du kan ikke ødelegge energi, alt du kan gjøre er å transformere den.

Nå oppsummerer det sorte hullet. Naturlig dannet når de største stjernene, de med mer enn 20 ganger solens masse, faller voldsomt og eksploderer. Her er tettheten av materie så høy, rømningshastigheten overstiger lysets hastighet. De fancy har en superoppvarmet aksessjonsskive av materie som virvler rundt begivenhetshorisonten i det svarte hullet, hvor til og med lys kan trekkes inn i bane.

Her får vi en av de merkeligste bivirkningene fra Relativitet: tidsutvidelse. Se for deg en klokke som faller mot et svart hull, og beveger deg dypere inn i tyngdekraften. Det ser ut til å avta når det kom nærmere det svarte hullet, og til slutt fryse ved kanten av hendelseshorisonten. Fotoner fra klokken ville strekke seg ut, og fargen på klokken ville rødskifte. Etter hvert blekner den når fotonene strekker seg utover hva øynene våre kan oppdage.

Hvis du kunne stirre på det sorte hullet i milliarder av år, ville du se alt det noensinne har samlet seg, fast på utsiden som flypapir. Du kan peke på klokken, Titanic, Ranger og USS Cygnus, og teoretisk kunne du identifisere kvantetilstanden til hver enkelt partikkel og foton som gikk inn i det sorte hullet. Siden de kommer til å ta en uendelig lang tid å forsvinne helt, er alt bra.

Informasjonen deres er bevart for alltid på overflaten av det sorte hullet. De er alle helt døde, men informasjonen deres, den dyrebare dyrebare kvanteinformasjonen, er helt trygg.

Hvis du kunne avklare et svart hull, kan du få i det hele tatt kvanteinformasjon som beskriver alt det sorte hullet noensinne har konsumert. Og minst, sånn var det i de gode gamle dagene.

Men i 1975 la Hawking ned et bombeskall. Han innså at sorte hull hadde en temperatur, over store tidsperioder ville de fordampe bort til det ikke var noe igjen. og slipper masse og energi tilbake i universet. Overraskende kjent som Hawking Radiation.

Men denne ... ideen skapte et paradoks. Informasjonen om hva som gikk inn i det sorte hullet er bevart ved tidsutvidelse, men med selve massen av det sorte hullet fordamper. Etter hvert vil den helt forsvinne, og hvor går informasjonen vår? Den informasjonen som ikke kan ødelegges ...?

Dette er strengt tatt ikke cricket, og forundrede astronomer. De har jobbet i flere tiår for å løse det. Det er en morsom bunke med alternativer her:
Svarte hull fordamper ikke i det hele tatt, og Hawking tok feil.
Informasjon innenfor det svarte hullet lekker på en eller annen måte ut igjen mens Hawking-stråling slipper ut.
Det sorte hullet holder alt inne helt til slutten, og når de to siste partiklene fordamper, blir all informasjon plutselig frigjort tilbake til universet.
Det hele går inn i de teneste mulige bitene, og ingenting går tapt ELLER Informasjonen komprimeres til et mikroskopisk rom, som gjenstår etter at det sorte hullet i seg selv har fordampet.

Og kanskje, fysikere vil aldri finne ut av det. Hawking foreslo nylig en ny idé for å løse informasjonsparadokset med svart hull. Han har antydet at det er en måte som ny Hawking-stråling kan bli innprentet av informasjonen om ny materie som faller ned i det sorte hullet.

Så informasjonen om alt som faller inn blir bevart av den utgående strålingen, returnerer den til universet og løser paradokset. Dette er en huk, siden Hawking-stråling i seg selv aldri har blitt oppdaget. Vi er flere tiår unna å vite om dette er i riktig retning, eller til og med om det er en måte å løse paradokset på.

I situasjoner som dette blir vi minnet om hvor lite om universet vi virkelig forstår. Noen aspekter ved vår forståelse av hele denne prosessen er uklare, og det vil kreve mye mer detektivarbeid og eksperimentering for å komme nærmere sannheten.

Hvilken informasjon ønsker vi å bli ødelagt fra universet for alltid? Fortell oss alle dine hemmeligheter i kommentarene nedenfor.