Avez-vous entendu dire que les trous noirs détruisent toute information qui y pénètre? Pourquoi est-ce un si gros problème pour la physique?
À mon époque, les choses étaient simples. La coupe de mon foc était complètement irréprochable. Nathan Fillion était le capitaine de la sérénité toute la journée, tous les jours. … Et les trous noirs étaient des trous noirs. J'entends par là que les trous noirs comprimeraient la matière et l'énergie en une singularité infiniment dense et ne créeraient pas un paradoxe de l'information apparemment insurmontable. Oui, c’était le bon vieux temps.
Mais ces jours sont finis. Maintenant, ce sont les 50 nuances de gris, les lois de la physique se pliant sous d'autres lois de la physique. "Hashtag pas mon chrétien". Je parle du paradoxe de l’information du trou noir.
Tout d'abord, parlons des informations. Lorsque les physiciens parlent d'informations, ils parlent de l'état spécifique de chaque particule dans l'Univers: masse, position, rotation, température, vous l'appelez. L'empreinte digitale qui identifie de manière unique chacun et les probabilités de ce qu'ils vont faire dans l'Univers. Vous pouvez changer des atomes, les écraser ensemble, mais la fonction d'onde quantique qui les décrit doit toujours être préservée.
La physique quantique vous permet d'exécuter tout l'univers vers l'avant et vers l'arrière, tant que vous inversez tout dans vos calculs: charge, parité et temps. Voici la partie importante. Les gros cerveaux nous disent que l'information doit vivre, quoi qu'il arrive. Pensez-y comme de l'énergie. Vous ne pouvez pas détruire l'énergie, tout ce que vous pouvez faire est de la transformer.
Maintenant, le résumé du trou noir. Naturellement formée lorsque les plus grandes étoiles, celles ayant plus de 20 fois la masse du Soleil, s'effondrent violemment et explosent. Ici, la densité de matière est si élevée que la vitesse de fuite dépasse la vitesse de la lumière. Les fantaisies ont un disque d'accrétion de matière surchauffé tourbillonnant autour de l'horizon des événements du trou noir, où même la lumière peut être attirée en orbite.
Ici, nous obtenons l'un des effets secondaires les plus étranges de la relativité: la dilatation du temps. Imaginez une horloge tombant vers un trou noir, se déplaçant plus profondément dans le puits de gravité. Il semblerait qu'il ralentisse à mesure qu'il se rapproche du trou noir, et finit par geler au bord de l'horizon des événements. Les photons de l'horloge s'étireraient et la couleur de l'horloge changerait vers le rouge. Finalement, il s'estompe au fur et à mesure que les photons s'étendent au-delà de ce que nos yeux peuvent détecter.
Si vous pouviez regarder le trou noir pendant des milliards d'années, vous verriez tout ce qu'il a collecté, collé à l'extérieur comme du papier à mouches. Vous pourriez indiquer l'horloge, le Titanic, le Ranger et l'USS Cygnus, et théoriquement, vous pourriez identifier l'état quantique de chaque particule et photon qui est entré dans le trou noir. Puisqu'il va falloir un temps infini pour disparaître complètement, tout va bien.
Leurs informations sont conservées à jamais à la surface du trou noir. Ils sont tous totalement morts, mais leurs informations, leurs précieuses informations quantiques précieuses, sont totalement sécurisées.
Si vous pouviez démêler un trou noir, vous pourriez obtenir toutes les informations quantiques décrivant tout ce que le trou noir a jamais consommé. Et le moins, c’était comme ça au bon vieux temps.
Mais en 1975, Hawking a lâché une bombe. Il a réalisé que les trous noirs ont une température, sur de longues périodes de temps, ils s'évaporeraient jusqu'à ce qu'il ne reste plus rien. libérant leur masse et leur énergie dans l'Univers. Sans surprise connue sous le nom de Hawking Radiation.
Mais cette… idée a créé un paradoxe. Les informations sur ce qui est entré dans le trou noir sont conservées par dilatation temporelle, mais avec la masse elle-même du trou noir qui s'évapore. Finalement, il disparaîtra complètement, puis où iront nos informations? Ces informations qui ne peuvent pas être détruites…?
Ce n'est strictement pas du cricket et des astronomes perplexes. Ils travaillent depuis des décennies pour le résoudre. Il y a une pile d'options amusantes ici:
Les trous noirs ne s’évaporent pas du tout, et Hawking avait tort.
Les informations dans le trou noir s'échappent d'une manière ou d'une autre tandis que le rayonnement de Hawking s'échappe.
Le trou noir contient tout jusqu'à la fin, et lorsque les deux dernières particules s'évaporent, toutes les informations sont soudainement relâchées dans l'Univers.
Tout va dans les plus petits morceaux possibles et rien n'est perdu OU Les informations sont compressées dans un espace microscopique, qui reste après que le trou noir lui-même s'est évaporé.
Et peut-être que les physiciens ne le comprendront jamais. Hawking a récemment proposé une nouvelle idée pour résoudre le paradoxe de l'information sur le trou noir. Il a suggéré qu'il y avait un moyen pour que le nouveau rayonnement de Hawking soit imprimé par les informations de nouvelles matières tombant dans le trou noir.
Ainsi, l'information de tout ce qui tombe est préservée par le rayonnement sortant, la renvoyant à l'Univers et résolvant le paradoxe. C'est une intuition, car le rayonnement Hawking lui-même n'a jamais été détecté. Nous sommes à des décennies de savoir si cela va dans la bonne direction, ou même s'il existe un moyen de résoudre le paradoxe.
Dans des situations comme celle-ci, on nous rappelle le peu de choses que nous comprenons vraiment sur l'Univers. Certains aspects de notre compréhension de tout ce processus ne sont pas clairs, et il faudra beaucoup plus de travail de détective et d'expérimentation pour se rapprocher de la vérité.
Quelles informations souhaiteraient être détruites de l'Univers pour toujours? Dites-nous tous vos secrets dans les commentaires ci-dessous.
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