HVAD ER BLACK HOLE INFORMATION PARADOX?

Send

Har du hørt, at sorte huller ødelægger alle oplysninger, der går ind i dem? Hvorfor er dette et så stort problem for fysik?

I min dag var tingene enkle. Udskæringen af min jib var helt uden anger. Nathan Fillion var kaptajnen for Serenity hele dagen, hver dag. … Og sorte huller var huller, der var sorte. Med det mener jeg, at sorte huller ville komprimere stof og energi til en uendelig tæt singularitet og skabte ikke et tilsyneladende uovervindelig informationsparadoks. Jej, det var de gode ole-dage.

Men disse dage er forbi. Nu er det alle 50 gråtoner, med fysikloverne bøjet under andre fysiske love. “Hashtag ikke min kristne”. Det, jeg taler om, er informationsparadokset med sorte huler.

Først, lad os tale information. Når fysikere taler information, handler de om den specifikke tilstand for hver enkelt partikel i universet: masse, placering, spin, temperatur. Fingeraftrykket, der unikt identificerer hver enkelt, og sandsynligheden for, hvad de vil gøre i universet. Du kan ændre atomer, knuse dem sammen, men den kvantebølgefunktion, der beskriver dem, skal altid bevares.

Kvantefysik giver dig mulighed for at køre hele universet frem og tilbage, så længe du vender alt i din matematik: opladning, paritet og tid. Her er den vigtige del. De store hjerner fortæller os, at information skal leve videre, uanset hvad. Tænk på det som energi. Du kan ikke ødelægge energi, alt hvad du kan gøre er at transformere den.

Nu sammenfattes det sorte hul. Naturligt dannet, når de største stjerner, dem med mere end 20 gange solens masse, falder voldsomt og eksploderer. Her er materialetætheden så høj, at flugthastigheden overstiger lysets hastighed. De smarte har en superopvarmet akkretionsskive af materie der hvirvler rundt om det sorte hul begivenhedshorisont, hvor endda lys kan trækkes ind i kredsløb.

Her får vi en af de underligste bivirkninger fra Relativitet: tidsudvidelse. Forestil dig et ur, der falder mod et sort hul, bevæger sig dybere ind i tyngdekraften. Det ser ud til at være langsomt, da det kom nærmere det sorte hul og til sidst fryser ved kanten af begivenhedshorisonten. Fotoner fra uret ville strække sig ud, og urets farve ville rødskifte. Til sidst falmer det, når fotonerne strækker sig ud over, hvad vores øjne kan registrere.

Hvis du kunne stirre på det sorte hul i milliarder af år, ville du se alt, hvad det nogensinde har samlet, fast på ydersiden som flypapir. Du kunne påpege uret, Titanic, Ranger og USS Cygnus, og teoretisk kunne du identificere kvantetilstanden for hver enkelt partikel og foton, der gik ind i det sorte hul. Da de vil tage en uendelig lang tid at forsvinde helt, er alt godt.

Deres oplysninger bevares for evigt på overfladen af det sorte hul. De er alle helt døde, men deres information, deres dyrebare dyrebare kvanteinformation, er helt sikker.

Hvis du kunne afsløre et sort hul, kunne du få alle kvanteoplysninger, der beskriver alt det sorte hul nogensinde har forbrugt. Og mindst, sådan var det i de gode gamle dage.

Men i 1975 faldt Hawking et bombeskal. Han indså, at sorte huller havde en temperatur, over store tidsperioder, de ville fordampe, indtil der ikke var noget tilbage. frigiver deres masse og energi tilbage i universet. Ikke overraskende kendt som Hawking Radiation.

Men denne… idé skabte et paradoks. Oplysningerne om, hvad der gik ind i det sorte hul, bevares ved tidsudvidelse, men med selve massen af det sorte hul fordamper. Til sidst vil den forsvinde helt, og hvor går vores information hen? Disse oplysninger, som ikke kan ødelægges ...?

Dette er strengt taget ikke cricket og forundrede astronomer. De har arbejdet i årtier for at løse det. Der er en sjov stak muligheder her:
Sorte huller fordampes overhovedet ikke, og Hawking tog fejl.
Oplysninger inden i det sorte hul lækker på en eller anden måde ud igen, mens Hawking-stråling slipper ud.
Det sorte hul holder det hele indtil slutningen, og når de to sidste partikler fordampes, frigives al information pludselig tilbage til universet.
Det hele går ind i de teenest mulige bits, og intet går tabt ELLER Oplysningerne komprimeres til et mikroskopisk rum, der bliver tilbage, efter at det sorte hul selv er fordampet.

Og måske vil fysikere aldrig finde ud af det. Hawking foreslog for nylig en ny idé til at løse informationsparadokset med sorte huler. Han har foreslået, at der er en måde, hvorpå ny Hawking-stråling kan blive præget af informationen om nyt stof, der falder ned i det sorte hul.

Så informationen om alt, hvad der falder ind, bevares af den udgående stråling, returnerer den til universet og løser paradokset. Dette er en længe, da Hawking-stråling i sig selv aldrig er blevet fundet. Vi er årtier væk fra at vide, om dette er i den rigtige retning, eller endda hvis der er en måde at løse paradokset på.

I situationer som dette bliver vi mindet om, hvor lidt om universet vi virkelig forstår. Nogle aspekter af vores forståelse af hele denne proces er uklare, og det vil kræve meget mere detektivarbejde og eksperimentering at komme nærmere sandheden.

Hvilke oplysninger ønsker vi at blive ødelagt fra universet for evigt? Fortæl os alle dine hemmeligheder i kommentarerne herunder.