“Le informazioni possono sfuggire a un buco nero sia all’esterno che forse in un altro universo” (Il paradosso di Stephen Hawking)

Il paradosso dell'informazione sul buco nero di Hawking

è stato detto che Newton ci ha dato delle risposte; Stephen Hawking ci ha fatto delle domande. Un trio di fisici sembra un passo più vicino alla risoluzione del paradosso dell’informazione del buco nero, uno dei misteri della fisica più intriganti del nostro tempo.

Le cose possono uscire da un buco nero sia all’esterno che forse in un altro universo”.

“Lo spazio-tempo sembra sgretolarsi in un buco nero, il che implica che lo spazio-tempo non è il livello radice della realtà come suggerito dal famoso paradosso descritto per la prima volta da Stephen Hawking cinque decenni fa, ma emerge da qualcosa di più profondo”, osserva George Musser, autore di azione spettrale a distanza, per quanti sulla teoria seminale di Hawking secondo cui in un infuocato matrimonio di relatività e fisica quantistica afferma che quando si forma un buco nero e poi successivamente evapora completamente emettendo radiazioni, l’informazione che è entrata nel buco nero non può tornare fuori ed è inevitabilmente persa, violando il leggi della fisica che insistevano inequivocabilmente sul fatto che l’informazione non può mai andare completamente persa.

Entra Einstein – La dissoluzione dello spaziotempo

Nel 2003, Hawking ha trovato un modo in cui le informazioni potrebbero sfuggire durante l’evaporazione del buco, ma non ha dimostrato che le informazioni sfuggono, quindi il paradosso è continuato, fino ad ora. “Non sono le prigioni eterne a cui si pensava una volta”, ha detto Hawking. “Le cose possono uscire da un buco nero sia all’esterno che forse in un altro universo”.

“Sebbene Einstein concepisse la gravità come la geometria curva dello spazio-tempo, la sua teoria implica anche la dissoluzione dello spazio-tempo, motivo per cui l’informazione può sfuggire alla sua prigione gravitazionale”, aggiunge Musser, riassumendo una serie fondamentale di calcoli di tre fisici che mostrano che le informazioni sfuggono a un buco nero attraverso il funzionamento della gravità ordinaria con un singolo strato di effetti quantistici, il che sembra impossibile per definizione sulla base dei nuovi calcoli gravitazionali consentiti dalla teoria di Einstein, ma che Hawking non includeva.

“La cosa più eccitante dai tempi di Hawking”

“Questa è la cosa più eccitante che sia accaduta su questo argomento, credo, dai tempi di Hawking”, ha detto uno dei coautori, Donald Marolf dell’Università della California, Santa Barbara.

“È da quell’area misteriosa, in cui relatività e meccanica quantistica non combaciano del tutto, che emerge la domanda su cosa succede alle informazioni in un buco nero”, afferma il ricercatore Henry Maxfield presso l’Università della California, Santa Barbara, nel calcolo del contenuto di informazioni quantistiche di un buco nero e della sua radiazione.

La grande domanda

Maxfield è stato coautore di un articolo, scritto insieme ai fisici Ahmed Almheiri presso l’Institute for Advanced Study e Netta Engelhardt del MIT e Marolf UC Santa Barbara nel 2019, che ci porta un passo avanti, dice Maxfield, “alla risoluzione del buco nero paradosso dell’informazione “La speranza era che se potessimo rispondere a questa domanda – se potessimo vedere le informazioni che emergono – per farlo avremmo dovuto conoscere la teoria microscopica”, ha detto Geoff Penington dell’Università della California, Berkeley, alludendo a una teoria della gravità completamente quantistica.

“I buchi neri si illuminano e si irradiano delicatamente”

“Risale a questo problema scoperto negli anni ’70 da Stephen Hawking”, ha spiegato Maxfield. I buchi neri – quei vuoti estremamente densi e ad alta gravità nello spazio-tempo – non sono completamente “neri”. “Brillano delicatamente e si irradiano”, ha detto. E mentre lo fanno, i buchi neri evaporano. Ma un elemento dei calcoli di Hawking, ha proseguito Maxfield, è che questo stato di “radiazione Hawking” distrugge le informazioni sullo stato quantico originale del materiale trascinato nel buco.

“Questo è molto diverso da ciò che fa la meccanica quantistica”, ha detto Maxfield. “In linea di principio, le leggi della fisica sono completamente reversibili”. In altre parole, le informazioni sullo stato quantico originale del materiale dovrebbero esistere in qualche forma. “Quindi c’era questo conflitto per cui la meccanica quantistica si comporta in un modo e la gravità sembra comportarsi in un altro modo”.

Punta dell’iceberg

“Eravamo interessati a qualcosa di strettamente correlato, che stava cercando di identificare dove si trovano le informazioni”, ha detto Maxfield a proposito del percorso non lineare del loro calcolo come “una modifica al calcolo di Hawking”, ampliandolo per includere un metodo per quantificare il informazione.

Una volta che il buco nero si è ridotto alla metà delle sue dimensioni (ci vuole molto tempo), le informazioni quantistiche iniziano a venire fuori. Questo è ciò che ti aspetteresti dalla meccanica quantistica”.

“Quindi c’è quella radiazione precoce quando il buco nero è ancora giovane che in realtà non trasporta alcuna informazione”, ha detto Maxfield riguardo al loro calcolo su quante informazioni sono memorizzate in un buco nero mentre evapora e alla scoperta che la quantità di informazioni Infatti diminuisce nel tempo.. “Ma una volta che il buco nero si è ridotto alla metà delle sue dimensioni – ci vuole molto tempo – le informazioni quantistiche iniziano a venire fuori. Questo è ciò che ti aspetteresti dalla meccanica quantistica”.

Il calcolo effettuato da Maxfield, Englehardt, Almheiri e Geoff Penington (che contemporaneamente stava svolgendo un lavoro molto simile a Stanford), riferisce l’UC Santa Barbara, non è che la punta dell’iceberg.

Il più grande indizio che abbiamo avuto

“Non significa che abbiamo capito tutto completamente”, ha detto Maxfield. “Ma è il più grande indizio che abbiamo da molto tempo su come questa tensione viene risolta”.

“Hanno scoperto che l’informazione sta venendo fuori, anche se non avevano tutti i motivi per cui viene fuori”, ha commentato Marolf. «Ma l’idea è che questo sia un primo passo. Se hai un modo per eseguire quel calcolo, dovresti essere in grado di aprire quel calcolo e capire qual è il meccanismo fisico. Questo calcolo è qualcosa che ci aspettiamo ci darà informazioni sui processi quantistici nei buchi neri e su come le informazioni escono da essi”.

“Sono molto resistente alle persone che entrano e dicono: ‘Ho una soluzione solo nella meccanica quantistica e nella gravità'”, ha affermato uno scettico Nick Warner della University of Southern California. “Perché prima ci ha portato in giro.”

Max Goldberg via UC Santa Barbara e Quanti

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