Heb je gehoord dat zwarte gaten alle informatie die erin terechtkomt vernietigen? Waarom is dit zo'n groot probleem voor de natuurkunde?
In mijn tijd was alles eenvoudig. De snee van mijn fok was volkomen onberispelijk. Nathan Fillion was de hele dag, elke dag de kapitein van de Serenity. ... En zwarte gaten waren gaten die zwart waren. Daarmee bedoel ik dat zwarte gaten materie en energie zouden samenpersen tot een oneindig dichte singulariteit, en geen schijnbaar onoverkomelijke informatieparadox creëerden. Ja, dat waren de goede oude dagen.
Maar die dagen zijn voorbij. Nu zijn het allemaal 50 grijstinten, waarbij de wetten van de natuurkunde buigen onder andere natuurwetten. "Hashtag niet mijn christen". Waar ik het over heb, is de informatieparadox van het zwarte gat.
Laten we eerst informatie bespreken. Wanneer natuurkundigen over informatie praten, hebben ze het over de specifieke toestand van elk afzonderlijk deeltje in het heelal: massa, positie, draaiing, temperatuur, noem maar op. De vingerafdruk die elk uniek identificeert, en de kansen op wat ze gaan doen in het universum. Je kunt atomen veranderen, ze samen verpletteren, maar de kwantumgolffunctie die ze beschrijft, moet altijd behouden blijven.
Met kwantumfysica kun je het hele universum vooruit en achteruit laten lopen, zolang je maar alles in je wiskunde omkeert: lading, pariteit en tijd. Hier is het belangrijkste onderdeel. De grote hersenen vertellen ons dat informatie moet voortleven, wat er ook gebeurt. Zie het als energie. Je kunt energie niet vernietigen, het enige wat je kunt doen is het transformeren.
Nu, de samenvatting van het zwarte gat. Natuurlijk gevormd wanneer de grootste sterren, die met meer dan 20 keer de massa van de zon, met geweld in elkaar zakken en exploderen. Hier is de materiedichtheid zo hoog dat de ontsnappingssnelheid de lichtsnelheid overschrijdt. De chique exemplaren hebben een superverwarmde aanwasschijf van materie die rond de horizon van het zwarte gat wervelt, waar zelfs licht in een baan om de aarde kan worden getrokken.
Hier krijgen we een van de vreemdste bijwerkingen van Relativiteit: tijdsdilatatie. Stel je een klok voor die naar een zwart gat valt en dieper in de zwaartekracht beweegt. Het lijkt te vertragen naarmate het dichter bij het zwarte gat komt, en uiteindelijk te bevriezen aan de rand van de horizon van het evenement. Fotonen van de klok zouden uitrekken en de kleur van de klok zou roodverschuiven. Uiteindelijk vervaagt het terwijl de fotonen zich uitstrekten voorbij wat onze ogen kunnen waarnemen.
Als je miljarden jaren naar het zwarte gat zou kunnen staren, zou je alles wat het ooit had verzameld, als vliegpapier aan de buitenkant zien zitten. Je zou kunnen wijzen op de klok, de Titanic, de Ranger en de USS Cygnus, en theoretisch zou je de kwantumtoestand kunnen identificeren van elk afzonderlijk deeltje en foton dat in het zwarte gat terechtkwam. Aangezien het oneindig lang duurt voordat ze volledig zijn verdwenen, is alles in orde.
Hun informatie blijft voor altijd bewaard op het oppervlak van het zwarte gat. Ze zijn allemaal helemaal dood, maar hun informatie, hun kostbare kostbare kwantuminformatie, is volkomen veilig.
Als je een zwart gat zou kunnen ontrafelen, zou je alle kwantuminformatie kunnen krijgen die alles beschrijft wat het zwarte gat ooit heeft verbruikt. En zo was het in de goede oude tijd.
Maar in 1975 liet Hawking een bom vallen. Hij realiseerde zich dat zwarte gaten een temperatuur hebben, gedurende lange perioden zouden ze verdampen tot er niets meer over was. het vrijgeven van hun massa en energie in het universum. Niet verwonderlijk bekend als Hawking Radiation.
Maar dit ... idee creëerde een paradox. De informatie over wat er in het zwarte gat terecht is gekomen, wordt bewaard door tijdsdilatatie, maar met de massa zelf van het zwarte gat verdampt. Uiteindelijk zal het volledig verdwijnen en waar gaat onze informatie dan naartoe? Die informatie die niet kan worden vernietigd ...?
Dit is absoluut geen krekel en verbaasde astronomen. Ze werken er al decennia aan om het op te lossen. Er is hier een leuke stapel opties:
Zwarte gaten verdampen helemaal niet en Hawking had het mis.
Informatie in het zwarte gat lekt op de een of andere manier terug terwijl Hawking-straling ontsnapt.
Het zwarte gat houdt alles tot het einde vast en terwijl de laatste twee deeltjes verdampen, komt alle informatie plotseling weer vrij in het heelal.
Het gaat allemaal in de allerkleinste stukjes en er gaat niets verloren OF De informatie wordt gecomprimeerd in een microscopische ruimte, die overblijft nadat het zwarte gat zelf is verdampt.
En misschien zullen natuurkundigen er nooit achter komen. Hawking heeft onlangs een nieuw idee voorgesteld om de informatieparadox van het zwarte gat op te lossen. Hij heeft gesuggereerd dat er een manier is waarop nieuwe Hawking-straling kan worden ingeprent door de informatie over nieuwe materie die in het zwarte gat valt.
De informatie van alles wat erin valt, wordt dus bewaard door de uitgaande straling, die het teruggeeft aan het universum en de paradox oplost. Dit is een voorgevoel, aangezien Hawking-straling zelf nooit is gedetecteerd. We zijn tientallen jaren verwijderd van de vraag of dit in de goede richting is, of zelfs als er een manier is om de paradox op te lossen.
In dergelijke situaties worden we eraan herinnerd hoe weinig we van het heelal echt begrijpen. Een deel van ons begrip van dit hele proces is onduidelijk en er zal veel meer detectivewerk en experimenten voor nodig zijn om dichter bij de waarheid te komen.
Welke informatie zou voor altijd uit het universum vernietigd willen worden? Vertel ons al je geheimen in de reacties hieronder.
Podcast (audio): downloaden (duur: 6:16 - 5,7 MB)
Abonneren: Apple Podcasts | Android | RSS
Podcast (video): downloaden (duur: 6:41 - 79,2 MB)
Abonneren: Apple Podcasts | Android | RSS
