Wprowadzenie
Nic nie ucieka przed czarną dziurą… a może jednak? W latach 1970. fizyk Stephen Hawking opisał subtelny proces, w wyniku którego czarne dziury mogą „odparować”, a niektóre cząstki wymykają się zapomnieniu grawitacyjnemu. Zjawisko to, obecnie nazywane promieniowaniem Hawkinga, wydaje się sprzeczne z ogólną teorią względności i rodzi jeszcze dziwniejsze pytanie: jeśli cząstki mogą uciec, czy zachowują jakąkolwiek informację o materii, która została zniszczona?
Leonarda Susskinda, fizyk z Uniwersytetu Stanforda, pokłócił się z Hawkingiem w sprawie odpowiedzi. W tym odcinku współgospodarzem Jana Lewina rozmawia z Susskindem o „wojnie czarnych dziur”, która nastąpiła, oraz o potężnych lekcjach naukowych, jakie można wyciągnąć z jednego z najsłynniejszych paradoksów w fizyce.
Nasłuchiwać Podcasty Apple, Spotify, Dostroić lub swoją ulubioną aplikację do podcastów, lub możesz przesyłaj strumieniowo z Quanta.
Transkrypcja
[Odtwarzanie motywu]
JANNA LEVIN: Historycznie przedstawiane jako nieuniknione próżnie, czarne dziury terroryzowały popularną wyobraźnię. Wszystko, co wpadnie do czarnej dziury, zostanie utracone na zawsze. Tak przynajmniej wynika z ogólnej teorii względności Einsteina. Ten charakterystyczny charakter czarnych dziur został zbadany w latach 1970. XX wieku wraz z zaskakującym wyzwaniem postawionym przez młodego i błyskotliwego, ale schorowanego brytyjskiego fizyka, Stephen Hawking.
Hawking zdał sobie sprawę, że w wyniku niezwykłego i subtelnego procesu kwantowego czarne dziury mogą wyparować, ostatecznie eksplodując całkowicie w wybuchu promieniowania. Nawet w tej eksplozji nic nie może uciec. Wydawało się, że czarna dziura zabrała w zapomnienie wszystko, co ze sobą pochłonęła, w tym całą informację kwantową. Ale dokąd to wszystko poszło?
Nazywam się Janna Levin, a to jest podcast „The Joy of Why” z serwisu Magazyn Quanta gdzie mój współgospodarz, Steve'a Strogatzai na zmianę zgłębiam najważniejsze pytania, które we współczesnej matematyce i naukach ścisłych pozostają bez odpowiedzi.
[Temat się kończy]
LEWIN: Niewielu początkowo rozumiało znaczenie wyników Hawkinga, ale jeden z naukowców natychmiast dostrzegł kryzys, który stał się znany jako paradoks utraty informacji. Jest tu dzisiaj z nami, słynny fizyk Leonard Susskind – Lenny dla każdego, kto go zna. W dzisiejszym odcinku Lenny prowadzi nas przez Wojnę Czarnych Dziur, zadając pytanie: Czy istnieje kwantowy luk ucieczkowy z czarnych dziur? I czy kiedykolwiek dowiemy się tego na pewno?
Lenny jest profesorem na Uniwersytecie Stanforda i założycielem i dyrektorem Instytutu Fizyki Teoretycznej Stanforda. Jest powszechnie uważany za ojca teorii strun, jest autorem wielu fenomenalnych książek, m.in Wojna o czarną dziurę: Moja bitwa ze Stephenem Hawkingiem o uczynienie świata bezpiecznym dla mechaniki kwantoweji jest dobrze znany ze swoich badań nad kwantową teorią pola, kwantową mechaniką statystyczną i kosmologią kwantową.
Lenny, dziękuję, że dołączyłeś do nas w programie „The Joy of Why”.
LENNY SUSSKIND: Witaj, Janno. Dawno się nie widzieliśmy.
LEWIN: Dawno się nie widzieliśmy, miło Cię tu gościć.
SUSSKIND: Dobrze Cię znowu widzieć.
LEWIN: Zacznijmy więc od początku tutaj.
SUSSKIND: Początek, początek. OK, początek.
LEWIN: Cóż, dla nas początkiem będzie XX wiek, kiedy odkryto czarne dziury. Byłoby mi bardzo miło, gdybyś przeprowadził nas przez ogólne relatywistyczne rozumienie czarnych dziur, bez komplikacji związanych z mechaniką kwantową.
SUSSKIND: No cóż, czarna dziura jest tak atrakcyjna grawitacyjnie, że po prostu przyciąga wszystko. Pierwotny pomysł na czarną dziurę powstał dzięki [Pierre-Simonowi, markizowi de] Laplace?
LEWIN: Och, [Jan] Michell, Myślę.
SUSSKIND: Michella i Laplace’a.
LEWIN: OK, pomijamy XX wiek.
SUSSKIND: XVIII wiek, XVIII wiek.
LEWIN: Tak, dokładnie.
SUSSKIND: W każdym razie ci starożytni, Francuz i chyba Anglik, wpadli na pomysł, że gdyby gwiazda była wystarczająco ciężka, byłaby tak atrakcyjna – nie w sensie „ja jestem atrakcyjny” albo „ty jesteś atrakcyjny”, ale w sensie przyciąganie grawitacyjne – że przyciągnie wszystko i nawet światło nie mogło się wydostać. Faktycznie obliczyli, jak ciężki musiałby być dla danego rozmiaru. Wypracowali tak zwany dziś promień Schwarzschilda. I nazwali ją ciemną gwiazdą.
LEWIN: To wprowadza koncepcję horyzontu zdarzeń.
SUSSKIND: Nie do końca mieli taki pomysł. Pomysł zrodził się z Einsteina i ogólnej teorii względności, że jeśli masz tak ciężki obiekt, wokół niego będzie powierzchnia, na której wszystko, co jest w środku, wpada w osobliwość. Ta powierzchnia ostatniej ucieczki, gdzie jeśli się w niej znajdziesz, jesteś skazany; jeśli jesteś poza nim, masz szansę. Nazywa się to horyzontem czarnej dziury.
LEWIN: Czy jest coś na horyzoncie?
SUSSKIND: Oto całe pytanie. Ktoś obserwujący czarną dziurę z zewnątrz, wykonujący pomiary, obserwacje teleskopowe, a także posiadający pozwolenie na opuszczanie sond w dół do czarnej dziury – powiedzmy na żyłce; Kiedyś byłem rybakiem. Opuszczasz robaka na powierzchnię czarnej dziury. Stałoby się tak, że zobaczysz powierzchnię czarnej dziury, horyzont zdarzeń, jak jest bardzo, bardzo gorąco. Biedny robak zostałby upieczony bardzo szybko. Zatem ktoś z zewnątrz pomyślałby, że tak, coś jest na horyzoncie i cokolwiek to jest, jest niezwykle gorąco – tak gorąco, że, ujmując to w ten sposób, nie chciałbyś tam być.
LEWIN: To właśnie można powiedzieć, że był to wynik Hawkinga: że będzie gorąco.
SUSSKIND: Tak, to prawda, Hawking i w pewnym stopniu poprzednik Hawkinga, [Jacob] Bekensteina. Wyniki Hawkinga były wyraźniejsze, bardziej precyzyjne. Hawking całkowicie by się ze mną zgodził, że robak usmaży się na horyzoncie na długo przed dotarciem do osobliwości. Z drugiej strony, jeśli po prostu przetniesz żyłkę i pozwolisz robakowi spaść za horyzont, legenda głosi, że horyzont nie byłby dla robaka niczym. Robak po prostu przelatywał, nie obserwując niczego szczególnego na horyzoncie. Tak, Hawking by się z tym zgodził.
Problem w tym, że narusza to zasadę fizyki. Zasadą fizyki jest to, że „nic nigdy nie ginie całkowicie”. Mówisz: cóż, to szaleństwo. Jeśli wezmę kawałek węgla drzewnego i spalę go, być może po napisaniu na węglu wiadomości, utracisz tę wiadomość. Ale to nieprawda. Cokolwiek napisałeś na kawałku węgla, jest zakodowane w dymie i produktach spalania.
Z drugiej strony Hawking mówił: „Zaczekaj chwilę, ta informacja spada przez horyzont czarnej dziury. A ze wszystkiego, co wiemy z ogólnej teorii względności na temat budowy czarnych dziur, to po prostu nie może się wydostać”. I tak wynik był taki, zdaniem Hawkinga, informacja ta zostaje trwale utracona na horyzoncie czarnej dziury. Rzeczy wydostają się z czarnej dziury. Nazywa się to promieniowaniem Hawkinga. Ale to promieniowanie Hawkinga nie może przenosić żadnych informacji, ponieważ informacje te pochodziły zza horyzontu i nic nie mogło się wydostać.
LEWIN: Zatem w tym momencie Hawking otwarcie opowiedział się za czystą ogólną teorią względności i brakiem mechaniki kwantowej, twierdząc, że absolutnie nic nie może się wydostać? Zatem informacje, które dotrą do środka, nawet jeśli czarna dziura wyparuje, to tak, jakby ktoś podniósł kurtynę, ale wszystko zniknęło i nic nie można z tym zrobić. I upadł po stronie „informacji zaginęło”. Ale powiedziałeś: „Czekaj, nie ma mowy”. Dlaczego tak ważne było dla Ciebie stwierdzenie, że informacji nie można utracić? Co w tym takiego złego?
SUSSKIND: Cóż, zachowanie informacji leży u podstaw niektórych z najbardziej dalekosiężnych zasad fizyki, w szczególności zasad termodynamiki. Druga zasada termodynamiki, pierwsza zasada termodynamiki, zasada zachowania energii, zasady mechaniki statystycznej, właściwości promieniowania – wszystko to jest w 100% zależne od zbioru zasad, do których zalicza się zasada zera w fizyce, ta informacja jest konserwowany. W mechanice kwantowej nazywa się to unitarnością. Mówi ono, że jeśli na początku są niewielkie różnice, te małe różnice pozostaną później. Hawking mówił, że to, co wyjdzie z czarnej dziury, będzie całkowicie niezależne od tego, co do niej wpadło.
Jeśli podążysz tym tokiem rozumowania i zapytasz, co to oznacza, oznacza to chaos. Nic już nie ma sensu. Po prostu czułem, że to nie może być w porządku.
LEWIN: Więc tutaj jesteś w tym konflikcie. Ale tak naprawdę nie wiesz, jak rozwiązać ten paradoks. Zatem jednym z pierwszych pomysłów, na który wpadłeś bardzo wcześnie, była koncepcja komplementarności, która jest pojęciem w fizyce, ale ty rozszerzył go na czarne dziury. Czy możesz nam o tym opowiedzieć?
SUSSKIND: Nie mówiło nic więcej ani mniej niż informacja, która została zakodowana niezwykle subtelnie w promieniowaniu Hawkinga, zbyt trudna do zrekonstruowania. W fizyce klasycznej było to niemożliwe.
Stało się pytaniem o to, co nazywa się złożonością. Złożoność jest prawdziwym pojęciem w fizyce i matematyce i stanowi jedynie miarę tego, jak trudno jest wykonać zadanie. Jeśli zapytasz, jak trudno jest przeprowadzić rekonstrukcję tego, co wychodzi z czarnej dziury, dowiesz się, że jest to wykładniczo złożone. Liczba drobnych operacji, które trzeba było wykonać, aby zrekonstruować to, co wpadło do czarnej dziury, była tak niezwykle duża, że ze względów praktycznych Stephen miał rację i informacje zostały utracone. Ale w mechanice kwantowej zrobienie tego staje się bardzo, bardzo skomplikowane. Zatem zasada komplementarności tak naprawdę polegała na mówieniu Stephenowi: „Mylisz się”.
LEWIN: Jak kontrowersyjna, jak gorąca stała się ta debata?
SUSSKIND: W sensie osobistym wcale. Stephen i ja byliśmy dobrymi przyjaciółmi. Pozostaliśmy dobrymi przyjaciółmi przez całą wojnę, którą nazywam wojną o czarne dziury. Bywały chwile, gdy ja, moja żona i osoba, z którą on wtedy był, jedliśmy razem kolację. Rzuciłby mi wyzwanie. Nigdy nie było okresu, w którym byłoby to w ogóle osobiste. Był pewien tego, co mówił, na 1,000%. Oczywiście byłem też pewien w 1,000% tego, co mówiłem.
LEWIN: Jeśli nie masz nic przeciwko, że Cię zacytuję, uważam, że tak było Wojna o czarną dziurę, powiedziałeś, że Stephen był również bardzo aroganckim człowiekiem. A potem powiedziałeś: „Ja też”.
SUSSKIND: Wszyscy fizycy, którzy są ambitni i naprawdę chcą coś osiągnąć w tym temacie, z pewnością muszą mieć pewien stopień arogancji. Trzeba wierzyć nie tylko w to, że ludzki mózg jest na tyle inteligentny, aby rozwikłać te niezwykle wyrafinowane pomysły. Musisz wierzyć, że twój ludzki mózg jest na tyle mądry, aby to zrobić, aby zrozumieć mechanikę kwantową, na tyle mądry, aby zrozumieć, jak działa wszechświat. Z drugiej strony musisz także bardzo jasno określić, czego nie wiesz i od czego jesteś bardzo, bardzo daleko. Więc przypuszczam, że w tym sensie potrzeba trochę pokory. Pokora, aby wiedzieć, czego nie wiesz i czego możesz nigdy nie wiedzieć. Tak, Stephen był arogancki. Tak, byłem arogancki.
LEWIN: Więc nie było jeszcze dowodu ani obliczeń, a mimo to miałeś te bardzo oryginalne twórcze pomysły, które prowadziły do obliczeń, takich jak holografia.
SUSSKIND: Tak. Nawiasem mówiąc, była jeszcze jedna osoba, która również była bardzo, bardzo zaangażowana. To było Gerarda 't Hoofta, laureat Nagrody Nobla, jeden z najwybitniejszych fizyków XX wieku. Zasada holograficzna – to właśnie zaproponowaliśmy z Hooftem. Pochodzi z obliczeń Bekensteina dotyczących entropii czarnej dziury. Entropia to ukryta informacja zakodowana w mikroskopijnych szczegółach, do których nie masz dostępu.
Entropia Bekensteina mówiła, że ilość informacji w czarnej dziurze jest proporcjonalna do powierzchni horyzontu. To było radykalne. Zwykle ilość informacji zakodowanej w strukturze jest proporcjonalna do objętości struktury. To doprowadziło mnie i 't Hoofta do pomysłu, że to, co wpada do czarnej dziury, tak naprawdę nigdy do niej nie wpada, lecz jest zakodowane na powierzchni horyzontu w rodzaj hologramu. Hologram to dwuwymiarowy obraz czegoś, co w rzeczywistości jest trójwymiarowe. Pomysł był więc taki, że to, co wpada do czarnej dziury, tak naprawdę nigdy do niej nie wpada i jest kodowane na powierzchni w postaci hologramu kwantowego.
Idea zasady holograficznej była bardziej ogólna. Każdy obszar przestrzeni, a nie tylko horyzont czarnej dziury, jest zakodowany. Ten pokój, mój pokój, ma ściany, jest ograniczony, a zasada holograficzna twierdzi, że wszystko, co się w nim dzieje – na przykład ja lub obraz za mną – wszystko to jest zakodowane w holograficznym opisie na granica pokoju, na ścianach pokoju.
Wielu osobom wydawało się to szalone. Byłem pewien, że to prawda, ale większość społeczności stwierdziła: „Ci goście stracili przytomność. Kiedyś byli dobrymi fizykami. Co to za holograficzny pomysł?”
LEWIN: Kiedy niektórzy z twoich znajomych mówią, że zwariowałeś, czy przeszkadza ci to? Czy po prostu naciskasz do przodu?
SUSSKIND: Nie przeszkadza mi to osobiście. To frustrujące. Dlaczego oni nie widzą tego, co ja? Z jednej strony mówi mi, że jeśli coś jest słuszne, warto do tego dążyć, bo jeśli wszyscy myślą, że to jest złe, a okazuje się, że jest słuszne, to wielka sprawa.
Więc ten pomysł przez jakiś czas popadł w ruinę. Nic się nie wydarzyło, aż do młodego fizyka Juana Maldaceny odkrył niezwykle precyzyjną wersję zasady holograficznej. Miało to związek z rodzaj przestrzeni zwaną przestrzenią anty-de Sittera. Jest to z grubsza rozwiązanie równań Einsteina. Maldacena odkryła, że dokładnie rządzi się tą holograficzną zasadą, że rzeczy wewnątrz pomieszczenia, wewnątrz tego, co nazywamy masą, zostały dokładnie opisane przez kwantową teorię pola na granicy układu. To była dokładnie zasada holograficzna. Tak więc to naprawdę konstrukcja Maldaceny i bardzo precyzyjna wersja zasady holograficznej Maldaceny doprowadziły do jej akceptacji.
LEWIN: Mówiąc najprościej, jest to rodzaj wszechświata w pudełku. I można by mówić o wszechświecie w pudełku mającym grawitację, czarne dziury i kryzys utraty informacji, ale jest to dokładnie równoważne całemu wszechświatowi opisanemu tylko na granicy, który nie tylko ma mniej wymiarów, ale nie ma grawitacji, nie czarne dziury, a zatem brak utraty informacji.
SUSSKIND: Teoretycznie nie ma grawitacji na powierzchni.
LEWIN: Na powierzchni tak. Nie ma więc mowy o utracie informacji.
SUSSKIND: Tak. Mówimy o masie i granicy. Na masie panuje grawitacja, ale na granicy nie ma grawitacji.
LEWIN: Należy więc stwierdzić, że jeśli na granicy nie ma grawitacji, nie może nastąpić utrata informacji.
SUSSKIND: Dokładnie.
LEWIN: Problem znika. Ale nadal nie wiesz, jak dokładnie obliczyć wychodzące informacje. Czy to prawda?
SUSSKIND: Tak to prawda. Ale nie jest to specjalnie zaskakujące. Z zewnątrz czarna dziura jest bardzo gorąca. Robi to, co zrobiłby ten kawałek węgla drzewnego. Jest bardzo gorąco. Paruje. I nie ma szans, abyśmy mogli zrekonstruować dym lub produkty spalania, abyśmy mogli zrekonstruować ten kawałek pisma na kawałku węgla drzewnego. Informacje ulegają termalizacji. Zostaje pomieszane. Tak bardzo pomieszane, że zrekonstruowanie go jest skomplikowane poza wyobraźnią, ale w zasadzie możliwe.
LEWIN: Zaraz wracamy.
[Przerwa na wstawienie reklamy]
LEWIN: Witamy ponownie w „Radości z powodu”.
Zatem w zasadzie, jeśli ktoś wpadnie do czarnej dziury i całkowicie wyparuje, można go zrekonstruować poza czarną dziurą.
SUSSKIND: Z promieniowania Hawkinga.
LEWIN: Z promieniowania Hawkinga.
SUSSKIND: Prawidłowy. Ale można zapytać, jak długo to zajmie? Ile operacji kwantowych by to zajęło? Odpowiedź jest wykładniczo duża w entropii czarnej dziury. Entropia zwykłej czarnej dziury jest sama w sobie bardzo duża, nie wiem, 1070. Mówimy więc o czasach rekonstrukcji, które wynoszą 10 do 1070 lata. To właśnie powiedziałaby mechanika kwantowa. Właściwe stwierdzenie, które Hawking powinien był wygłosić, nie polega na tym, że jest to niemożliwe, ale na tym to niezwykle skomplikowane gdy spadniesz za horyzont.
LEWIN: Jeśli jestem astronautą, który wskakuje, a ty jesteś daleko, widzisz mnie zakodowanego, nigdy nie dotrę do czarnej dziury. Cała moja informacja kwantowa jest rozmazana na tym hologramie. Jakie jest moje doświadczenie?
SUSSKIND: Twoje doświadczenie jest takie, że upadasz.
LEWIN: Przepłynąłem bezpośrednio. Są to więc dwie sprzeczne rzeczywistości.
SUSSKIND: Czy są sprzeczne? To było pytanie. Mówiłem, że nie, tak naprawdę nie są ze sobą sprzeczne. Osoba wewnątrz, która wpada w pułapkę, po prostu nie jest w stanie przekazać tego na zewnątrz.
LEWIN: No cóż, w pewnym sensie zaprzeczasz istnieniu Boga.
SUSSKIND: Nie.
LEWIN: Mówisz, że nie ma istoty wszechwiedzącej. Nie ma nikogo, kto mógłby jednocześnie mieć perspektywę i wiedzieć, że istnieje…
SUSSKIND: Nie ma istoty wszechwiedzącej, która widziałaby zarówno to, co jest w środku, jak i to, co na zewnątrz. Fizyka jest przedmiotem operacyjnym, który ma związek z tym, co można zobaczyć i co można zmierzyć. Tak długo jak wierzysz, że nie ma istoty, która widzi, co jest w środku, a co na zewnątrz, nie ma konfliktu.
LEWIN: Jasne, nie ma konfliktu.
SUSSKIND: Od tego momentu stało się oczywiste, że Hawking się mylił i że wszystkie informacje były przechowywane na granicy systemu i nigdy nie zostaną utracone.
LEWIN: Niesamowity.
SUSSKIND: Tak, to niesamowite.
LEWIN: Więc kapituluje, prawda?
SUSSKIND: On zrobił.
LEWIN: Czyż nie dał, słynnie, Johna Preskilla encyklopedię amerykańskiego baseballu, ponieważ przyznał się do zakładu?
SUSSKIND: Najwyraźniej tak.
LEWIN: Dlaczego ci czegoś nie dał?
SUSSKIND: Encyklopedię bym wolał.
[LEVIN śmieje się]
SUSSKIND: Nie wiem. Dał mi obiad i wino, ale wolałbym encyklopedię baseballu.
LEWIN: Pomyślałem, że to miło z jego strony, jako Brytyjczyka, dać amerykański prezent.
SUSSKIND: Musisz zrozumieć, że Stephen był zarówno miłą osobą, jak i niezwykle dowcipną osobą. Był zabawny. Jedyny problem z zabawą polega na tym, że nie potrafił tego łatwo wyrazić. Ale wiesz, od czasu do czasu z jego maszyny wychodziło słowo i wszyscy pękali. Był niesamowicie dowcipny, niesamowicie miły – i uparty!
LEWIN: Kto na tym etapie pozostaje nieprzekonany? Gdzie teraz jesteśmy?
SUSSKIND: Nie rozmawiam z tymi ludźmi, więc nie wiem, widzisz. Cóż, przynajmniej do niedawna starsze pokolenie relatywistów, ale myślę, że nawet oni się poddali. Ujmijmy to w ten sposób: myślę, że ocenia się to, co ludzie myślą, nie na podstawie tego, co mówią, że myślą, ale na podstawie tego, co robią. Ile osób faktycznie pracuje nad teorią utraty informacji? Ilu młodych ludzi? Obecnie istnieje bardzo błyskotliwe młode pokolenie teoretyków. Żaden z nich. A jeśli tak, to są ignorowane.
LEWIN: Opisujesz, że cała informacja, jaką może zawierać czarna dziura, jest rozproszona na horyzoncie. Nie wymaga całej objętości. Co więc by się stało w dowolnym obszarze przestrzeni, gdybyś próbował zmieścić w objętości znacznie więcej informacji?
SUSSKIND: Nigdy nie można by zmieścić więcej, niż byłoby na powierzchni. Jeśli więc myślisz, że ściany twojego pokoju są na przykład wyłożone małymi kafelkami, wystarczającymi do zakodowania wszystkiego, co znajduje się we wnętrzu pokoju, to jeśli spróbujesz stworzyć więcej informacji w tym pokoju, zgadnij, co by się stało? Utworzyłaby czarną dziurę większą niż pomieszczenie. Nie da się więc zamieścić więcej informacji. Musi więc być tak, że samo pomieszczenie da się opisać proporcjonalnie do jego powierzchni, a nie kubatury.
LEWIN: To zdumiewające. Oznacza to, że nie tylko te egzotyczne obiekty, czarne dziury, są hologramami, ale cały świat jest hologramem.
SUSSKIND: Dokładnie. Jak powiedziałem, niejedna osoba uważała, że zwariowaliśmy, ale to się skończyło.
[LEVIN śmieje się]
LEWIN: Dlaczego nie widzimy parowania czarnych dziur, skoro wydobywa się z nich tak ogromna energia?
SUSSKIND: W pobliżu tego horyzontu jedyne cząstki, które mogą uciec, to te, które poruszają się promieniowo na zewnątrz, niemal dokładnie w tym samym kierunku. To tak, jakby czarna dziura była bardzo gorącą skrzynką, ale z małą dziurką przepuszczającą promieniowanie. Tylko ten maleńki podzbiór fotonów może się wydostać. Jeśli więc zapytasz, ile czasu zajmuje pojedynczemu fotonowi wydostanie się z czarnej dziury? Powiedzmy, że odpowiedź dla czarnej dziury o masie Słońca wynosi około 10-3 sekundy. Ale to jest jeden foton. Ile fotonów musi wypłynąć? 1070. Jest to więc bardzo, bardzo, bardzo powolny proces, jeden foton na raz.
W miarę kurczenia się czarnej dziury proces ten przyspiesza. Czas potrzebny na wydostanie się pojedynczego fotonu jest proporcjonalny do tak zwanego czasu przejścia przez czarną dziurę. Tyle czasu potrzebowałby promień światła, aby przekroczyć horyzont czarnej dziury. W miarę kurczenia się czarnej dziury czas ten staje się coraz krótszy. Ale dopiero w ostatniej chwili przyspiesza na tyle, aby wywołać coś, co wcześniej nazywaliście eksplozją.
LEWIN: Zatem na końcu wszechświata, kiedy wszystko, co się da, wpadnie do czarnych dziur, wszystkie eksplodują. I co wtedy?
SUSSKIND: Cóż, nie musimy czekać, aż te czarne dziury wyparują. O ile nam wiadomo, wszechświat opisuje wykładniczo rozszerzająca się przestrzeń de Sittera. Oznacza to po prostu, że wszystko odleci od wszystkiego innego. Za około bilion lat jedyną rzeczą, którą będziemy w stanie wykryć, będzie nasza własna galaktyka. Wszystkie inne galaktyki będą się oddalać. Dlaczego nasz nie ustępuje? No cóż, bo jesteśmy w środku i nie ma sensu mówić, że to się cofa. Ale wszystkie inne po prostu znikną za kosmicznym horyzontem. Umrzemy samotnie.
Załóżmy, że wszystkie informacje astronomiczne, jakie posiadamy o świecie, zostały utracone. A teraz, gdy czekamy ten bilion lat, pojawia się nowa kolekcja genialnych astronomów i fizyków. Będą patrzeć na świat i powiedzą: „Naprawdę jesteśmy sami”. Pustka poza ich własną galaktyką. Jak mogliby w ogóle zrekonstruować prawdziwą historię, że istniały te wszystkie galaktyki, które właśnie się rozpadły i że istnieją, ale po prostu nie mamy do nich dostępu? Tak więc, jeśli poczekasz kilka bilionów lat, tak się stanie. Jeśli poczekasz o rząd wielkości dłużej, wszystko utworzy czarne dziury, a czarne dziury wyparują i nie będzie niczego. Trochę straszne.
LEWIN: Mam więc kolejne pytanie: jeśli mogę na nowo opisać wszechświat z grawitacją jako wszechświat o niższych wymiarach na granicy bez grawitacji, czy oznacza to, że grawitacja jest w jakiś sposób nieprawdziwa? Czy grawitacja nie jest sprawą fundamentalną?
SUSSKIND: To jest dobre pytanie. Ale fizycy lubią używać słowa „pojawiający się”, wskazując, że grawitacja wyłania się z jakiegoś zestawu zasad, które nie są w pełni zrozumiałe. Opis mechaniki kwantowej to powierzchnia pomieszczenia bez grawitacji na powierzchni. To, co wyłania się z równań kwantowych, to grawitacja w masie. Czy to oznacza, że grawitacja nie jest prawdziwa? Nie ująłbym tego w ten sposób.
LEWIN: Rzeczywistość jest przeceniana.
SUSSKIND: Cóż, po prostu rób swoje.
LEWIN: Porozmawiajcie o tym, jak trzeba o tym rozmawiać.
SUSSKIND: Mów o tym tak, jak trzeba o tym mówić, żeby móc to dokładnie opisać. Kiedy byłem młodym fizykiem, przyjmowałem postawę „zamknij się i kalkuluj”.
Nigdy tego nie lubiłem. Pomyślałem, że powinieneś się zamknąć i zrozumieć. Ale są granice. Nie jesteśmy w stanie wyobrazić sobie przestrzeni czterowymiarowej. Nie sądzę, że potrafimy sobie wyobrazić zasady mechaniki kwantowej. Wiemy, jak sobie z nimi poradzić. Wiemy, jak je zakodować w matematyce. Ale nie wiemy, jak zamknąć oczy i zobaczyć świat w sposób kwantowy.
Myślę więc, że ludzie mają na myśli „prawdziwy” to to, co można sobie wyobrazić, ponieważ wasz gatunek ewoluował, aby móc rozpoznawać pewne rzeczy. Czy kula cztero- czy pięciowymiarowa jest rzeczywista? Nie ma czegoś takiego. Zamykam oczy; wszystko, co widzę, to trójwymiarowa kula. Mogę to sobie wyobrazić; to musi być prawdziwe. Ale myślę, że fizyk musi porzucić koncepcję tego, co jest rzeczywiste, a co nie.
LEWIN: Rzeczywistość jest przereklamowana.
SUSSKIND: Nie nie nie. Realizm jest przereklamowany.
LEWIN: Czy sądzisz, że klucz do zrozumienia grawitacji kwantowej leży na terenie czarnych dziur?
SUSSKIND: Tak, myślę, że to kwestia horyzontów. Oprócz horyzontów czarnych dziur istnieją inne rodzaje horyzontów. Jeśli istnieje czarna dziura, powiedzmy tutaj, to otaczamy czarną dziurę, otacza nas kosmiczny horyzont. Jest to więc rodzaj horyzontu, który nas otacza. Kiedy rzeczy poruszają się na zewnątrz, oddalają się od nas, z powodu ekspansji wszechświata, w końcu spadają przez kosmiczny horyzont lub w końcu się do niego zbliżają i znikają z tego, co możemy zobaczyć. Zatem nadal istnieją zagadki dotyczące tych odwróconych horyzontów de Sittera, których, jak sądzę, niekoniecznie jesteśmy już blisko rozwiązania, co jest ekscytujące. Powiedziałbym, że najgorszą rzeczą dla kogoś takiego jak ja byłoby rozwiązanie wszystkich problemów.
LEWIN: Tak.
SUSSKIND: Co wtedy robisz?
LEWIN: Byłoby bardzo nudno.
SUSSKIND: Byłoby bardzo nudno. Lubiłem łowić ryby, lubiłem łowić ryby muchowe.
LEWIN: Powiesimy to na drzwiach Twojego biura z napisem „Poszliśmy na ryby”.
[Odtwarzanie motywu]
LEWIN: Rozmawialiśmy ze znanym fizykiem teoretycznym Lennym Susskindem. Lenny, miło, że do nas dołączyłeś. Następnym razem przyjadę do Stanford.
SUSSKIND: Och, doskonale. Doskonały. Bardzo dobry.
LEWIN: Świetnie się z tobą rozmawia. Wielka przyjemność.
SUSSKIND: Bardzo miło było z Tobą porozmawiać, Janna.
LEWIN: Minęło zbyt dużo czasu.
SUSSKIND: Trwało zbyt długo.
[Odtwarzanie motywu]
LEWIN: „The Joy of Why” to podcast z Magazyn Quanta, niezależna redakcyjnie publikacja wspierana przez Fundacja Simonsa. Decyzje o finansowaniu przez Fundację Simonsa nie mają wpływu na wybór tematów, gości ani inne decyzje redakcyjne w tym podcaście lub w Magazyn Quanta.
Producentem „The Joy of Why” jest: Produkcja PRX; zespół produkcyjny to Caitlin Faulds, Livia Brock, Genevieve Sponsler i Merritt Jacob. Producentem wykonawczym PRX Productions jest Jocelyn Gonzales. Dodatkową pomoc zapewnili Morgan Church i Edwin Ochoa.
Cena Od Magazyn Quanta, John Rennie i Thomas Lin zapewnili wskazówki redakcyjne przy wsparciu Matta Carlstroma, Samuela Velasco, Nony Griffin, Arleen Santany i Madison Goldberg.
Nasza muzyka przewodnia pochodzi z APM Music. Nazwę podcastu wymyślił Julian Lin. Autorem grafiki odcinka jest Peter Greenwood, a logo autorstwa Jaki King i Kristina Armitage. Specjalne podziękowania należą się Columbia Journalism School i Burtowi Odom-Reedowi z Cornell Broadcast Studios
Jestem twoim gospodarzem, Janna Levin. Jeśli masz do nas jakieś pytania lub uwagi, napisz do nas na adres . Dziękuję za słuchanie.
- Dystrybucja treści i PR oparta na SEO. Uzyskaj wzmocnienie już dziś.
- PlatoData.Network Pionowe generatywne AI. Wzmocnij się. Dostęp tutaj.
- PlatoAiStream. Inteligencja Web3. Wiedza wzmocniona. Dostęp tutaj.
- PlatonESG. Węgiel Czysta technologia, Energia, Środowisko, Słoneczny, Gospodarowanie odpadami. Dostęp tutaj.
- Platon Zdrowie. Inteligencja w zakresie biotechnologii i badań klinicznych. Dostęp tutaj.
- Źródło: https://www.quantamagazine.org/can-information-escape-a-black-hole-20240411/
- :ma
- :Jest
- :nie
- :Gdzie
- ][P
- $W GÓRĘ
- 000
- 1
- 10
- 18
- 20
- a
- zdolność
- Zdolny
- O nas
- o tym
- brak
- absolutnie
- AC
- akceptacja
- dostęp
- Stosownie
- w poprzek
- faktycznie
- Ad
- Dodatkowy
- potem
- ponownie
- uzgodniony
- przed
- Wszystkie kategorie
- dozwolony
- prawie
- sam
- również
- zdumiewający
- ambitny
- amerykański
- ilość
- an
- i
- Inne
- odpowiedź
- każdy
- więcej
- ktoś
- wszystko
- osobno
- Aplikacja
- Apple
- podejście
- SĄ
- POWIERZCHNIA
- powstać
- na około
- Sztuka
- AS
- zapytać
- Wsparcie
- zdumiewający
- astronauta
- At
- postawa
- atrakcja
- atrakcyjny
- autor
- z dala
- z powrotem
- Łazienka
- źle
- Baseball
- Bitwa
- BE
- stał
- bo
- stają się
- staje się
- być
- zanim
- rozpocząć
- Początek
- za
- jest
- uwierzyć
- oprócz
- Zakład
- Poza
- POZA WYOBRAŹNIĄ
- Duży
- większe
- Najwyższa
- Bit
- Czarny
- Black Hole
- czarne dziury
- Książki
- Nudny
- obie
- niepokoić
- granica
- Pudełko
- Mózg
- przerwa
- błyskotliwy
- Brytyjski
- nadawanie
- borsuk
- palić
- ale
- by
- obliczać
- obliczenie
- Obliczenia
- wezwanie
- nazywa
- oprawa ołowiana witrażu
- CAN
- Może uzyskać
- nie może
- nieść
- Wiek
- pewien
- wyzwanie
- szansa
- Chaos
- charakter
- kościół
- roszczenie
- twierdząc,
- jasny
- jaśniejsze
- Zamknij
- Współprowadzący
- kolekcja
- COLUMBIA
- jak
- byliśmy spójni, od początku
- przyjście
- komentarze
- komunikować
- społeczność
- całkowicie
- kompleks
- kompleksowość
- pojęcie
- stwierdza,
- konflikt
- Sprzeczny
- OCHRONA
- Budowa
- spożywane
- zawierać
- Cornell
- skorygowania
- Kosmologia
- mógłby
- Kurs
- pęknięcie
- zwariowany
- Stwórz
- Twórczy
- kryzys
- Krzyż
- kurtyna
- Ciąć
- Ciemny
- de
- martwy
- sprawa
- debata
- Decyzje
- definiowanie
- Stopień
- zależny
- przedstawiony
- opisane
- Opisujące
- opis
- detale
- wykryć
- ZROBIŁ
- Różnice
- Wymiary
- Obiad
- kierunek
- Dyrektor
- znikać
- odkryty
- dystrybuowane
- do
- robi
- Nie
- robi
- domena
- nie
- Skazany
- Drzwi
- na dół
- sporządzony
- dubbingowane
- z powodu
- Wcześnie
- z łatwością
- Zespół redakcyjny
- Edwin
- Einstein
- więcej
- wyłania się
- zakodowany
- encyklopedia
- zakończenia
- zakończony
- kończy się
- energia
- dość
- nastąpiło
- Cały
- całkowicie
- epizod
- równania
- Równoważny
- uciec
- Parzyste
- wydarzenie
- ostatecznie
- EVER
- Każdy
- wszyscy
- wszystko
- ewoluowały
- dokładny
- dokładnie
- przykład
- doskonała
- ekscytujący
- wykonawczy
- Producent wykonawczy
- istnieć
- istnienie
- Egzotyczny
- rozszerzenie
- ekspansja
- doświadczenie
- Exploring
- eksplozja
- wykładniczo
- ekspresowy
- stopień
- niezwykle
- niezwykle
- Oczy
- Spadać
- Upadły
- Spada
- słynny
- sławny
- znakomicie
- daleko
- dalekosiężny
- faworyzować
- Moja lista
- błąd
- kilka
- mniej
- pole
- Postać
- Znajdź
- i terminów, a
- Wędkarstwo
- obserwuj
- W razie zamówieenia projektu
- na zawsze
- Nasz formularz
- Naprzód
- znaleziono
- Fundacja
- założenie
- Dyrektor założycielskich
- przyjaciele
- od
- frustrujące
- w pełni
- fundamentalny
- Finansowanie
- zabawny
- Galaktyki
- Galaktyka
- Ogólne
- Ogólna teoria względności
- generacja
- prawdziwy
- otrzymać
- dostaje
- prezent
- Dać
- dany
- Go
- Dobry
- Goes
- będzie
- poszedł
- dobry
- regulowane
- grawitacyjny
- powaga
- wspaniały
- Greenwood
- Griffin
- zgadnąć
- gości
- poradnictwo
- miał
- ręka
- Zawiesić
- zdarzyć
- się
- dzieje
- Ciężko
- Have
- mający
- he
- ciężki
- tutaj
- Ukryty
- Wysoki
- go
- samego siebie
- jego
- Otwór
- Dziury
- Hologram
- Hologramy
- holograficzny
- holografia
- horyzont
- Horyzonty
- gospodarz
- HOT
- W jaki sposób
- How To
- HTTPS
- człowiek
- pokora
- i
- pomysł
- pomysły
- if
- obraz
- wyobraźnia
- natychmiast
- sugeruje
- ważny
- niemożliwy
- in
- zawierać
- Włącznie z
- niewiarygodnie
- niezależny
- wpływ
- Informacja
- początkowo
- wewnątrz
- Instytut
- wnętrze
- najnowszych
- Przedstawia
- zaangażowany
- IT
- JEGO
- samo
- Jakub
- John
- przystąpić
- Dołącz do nas
- łączący
- Dołącz do nas
- dziennikarstwo
- radość
- sędzia
- właśnie
- Klawisz
- Uprzejmy
- rodzaje
- król
- Wiedzieć
- Wiedząc
- znany
- wie
- duży
- Nazwisko
- Prawo
- Wyprowadzenia
- najmniej
- Doprowadziło
- Leonard
- mniej
- Lekcje
- niech
- najmu
- lekki
- lubić
- Limity
- lin
- Linia
- Słuchanie
- mało
- logo
- długo
- długi czas
- dłużej
- Popatrz
- od
- stracił
- Partia
- miłość
- niższy
- maszyna
- zrobiony
- magazyn
- robić
- WYKONUJE
- mężczyzna
- wiele
- wielu ludzi
- markiz
- Masa
- matematyka
- matematyka
- matowy
- Materia
- Może..
- może
- me
- oznaczać
- znaczy
- zmierzyć
- Pomiary
- mechaniczny
- mechanika
- wiadomość
- mikroskopijny
- Środkowy
- może
- nic
- chwila
- jeszcze
- Morgan
- większość
- przeważnie
- ruch
- przeniesienie
- dużo
- Muzyka
- musi
- my
- sam
- Nazwa
- Blisko
- koniecznie
- nigdy
- Nowości
- Następny
- miło
- Nie
- nagroda Nobla
- żaden
- normalnie
- nic
- już dziś
- numer
- przedmiot
- obiekty
- obserwując
- oczywista
- OCHOA
- Szansa
- of
- Biurowe
- starszych
- on
- pewnego razu
- ONE
- te
- tylko
- operacyjny
- operacje
- or
- zamówienie
- Zlecenia
- zwykły
- oryginalny
- pierwotnie
- Inne
- ludzkiej,
- niedźwiedź
- na zewnątrz
- zewnętrzne
- koniec
- własny
- Pakować
- Paradoks
- szczególny
- Ludzie
- okres
- na stałe
- osoba
- osobisty
- perspektywa
- Piotr
- fenomenalny
- zjawisko
- Fotony
- fizyk
- Fizyka
- obraz
- kawałek
- Miejsce
- plato
- Analiza danych Platona
- PlatoDane
- odgrywa
- Proszę
- przyjemność
- Podcast
- Podcasting
- punkt
- biedny
- Popularny
- stwarzane
- możliwy
- możliwie
- mocny
- Praktyczny
- precyzyjny
- poprzednik
- Korzystny
- naciśnij
- zasada
- Zasady
- nagroda
- Problem
- problemy
- wygląda tak
- Wytworzony
- producent
- Produkcja
- produkcje
- Produkty
- Profesor
- dowód
- niska zabudowa
- chroniony
- pod warunkiem,
- Publikacja
- Ściąga
- czysty
- cele
- położyć
- Puzzle
- Magazyn ilościowy
- Kwant
- informacja kwantowa
- Mechanika kwantowa
- pytanie
- pytania
- szybko
- całkiem
- radykalny
- podnosi
- RAY
- real
- realizm
- rzeczywistości
- realizowany
- naprawdę
- niedawno
- rozpoznać
- uznane
- traktować
- region
- względność
- pozostawać
- pozostał
- szczątki
- znakomity
- Słynny
- wymagać
- Badania naukowe
- rozwiązać
- dalsze
- Efekt
- prawo
- Pokój
- korzeń
- w przybliżeniu
- reguły
- "bezpiecznym"
- Powiedział
- powiedzieć
- powiedzenie
- mówią
- Szkoła
- nauka
- naukowy
- Naukowiec
- badanie
- druga
- sekund
- widzieć
- wydawało się
- wydaje
- widziany
- wybór
- rozsądek
- zestaw
- krótszy
- powinien
- zamknąć
- bok
- znaczenie
- Prosty
- po prostu
- jednocześnie
- pojedynczy
- osobliwość
- Rozmiar
- powolny
- mądry
- Palić
- So
- słoneczny
- rozwiązanie
- Rozwiązywanie
- kilka
- jakoś
- coś
- gdzieś
- wyrafinowany
- Typ przestrzeni
- Mówiąc
- Mówi
- specjalny
- prędkości
- kula
- Spotify
- STAGE
- Stanford
- Uniwersytet Stanford
- Gwiazda
- początek
- Zestawienie sprzedaży
- statystyczny
- Stephen
- Nadal
- przechowywany
- Historia
- sznur
- Struktura
- przedmiot
- taki
- wsparcie
- Utrzymany
- pewnie
- Powierzchnia
- zaskakujący
- otaczający
- system
- Brać
- trwa
- biorąc
- Mówić
- rozmawiać
- Zadanie
- zespół
- powiedzieć
- mówi
- Tendencję
- REGULAMIN
- teren
- niż
- Podziękowania
- że
- Połączenia
- Strefa
- Informacje
- świat
- ich
- Im
- motyw
- następnie
- teoretyczny
- teoria
- Tam.
- w związku z tym
- Te
- one
- rzecz
- rzeczy
- myśleć
- Myśli
- to
- Tomasz
- tych
- myśl
- trójwymiarowy
- Przez
- poprzez
- czas
- czasy
- do
- już dziś
- dzisiaj
- razem
- także
- tematy
- tranzyt
- ogromny
- wypróbowany
- Trylion
- prawdziwy
- naprawdę
- próbować
- włącza
- drugiej
- dla
- zrozumieć
- zrozumienie
- zrozumiany
- Wszechświat
- uniwersytet
- rozwikłać
- aż do
- us
- posługiwać się
- używany
- wersja
- początku.
- wyobrażać sobie
- Tom
- czekać
- chcieć
- wojna
- była
- Droga..
- we
- webp
- DOBRZE
- znane
- były
- Co
- Co to jest
- cokolwiek
- jeśli chodzi o komunikację i motywację
- który
- Podczas
- KIM
- ktokolwiek
- cały
- dlaczego
- szeroko
- żona
- będzie
- WINO
- zwycięzca
- w
- w ciągu
- bez
- słowo
- pracował
- pracujący
- działa
- świat
- robak
- najgorszy
- wartość
- by
- pisanie
- napisany
- Źle
- napisał
- lat
- tak
- jeszcze
- You
- młody
- Twój
- zefirnet