Hawking's black hole paradox explained - Fabio Pacucci

Fordító: Reka Lorinczy Lektor: Zsuzsanna Lőrincz

Scientists work on the boundaries of the unknown,

A tudósok a megismerés határait tágítják,

where every new piece of knowledge forms a path into a void of uncertainty.

és minden újabb tudás az ismeretlen űr újabb rejtélyeihez vezet.

And nothing is more uncertain–

Semmi nem bizonytalanabb,

or potentially enlightening– than a paradox.

vagy világít rá jobban a lényegre, mint egy paradoxon.

Throughout history,

A történelem során

paradoxes have threatened to undermine everything we know,

a paradoxonok megkérdőjelezték biztos tudásunkat,

and just as often, they’ve reshaped our understanding of the world.

és gyakran átszabták a világmindenségről alkotott képünket.

Today, one of the biggest paradoxes in the universe

Napjainkban a világegyetem egyik legnagyobb paradoxona

threatens to unravel the fields of general relativity and quantum mechanics:

megbolygathatja a kvantummechanika és az általános relativitás területeit:

the black hole information paradox.

ez a fekete lyuk információs paradoxona.

To understand this paradox,

A paradoxon megértéséhez

we first need to define what we mean by "information."

először meg kell határoznunk, mi az információ.

Typically, the information we talk about is visible to the naked eye.

Jellemzően szabad szemmel látható információkról beszélünk.

For example,

Például

this kind of information tells us that an apple is red, round, and shiny.

ilyen információk az almáról, hogy piros, gömbölyű és fényes.

But physicists are more concerned with quantum information.

De a fizika inkább kvantum- információkkal foglalkozik.

This refers to the quantum properties of all the particles that make up that apple,

Ezek az alma összetevőinek kvantumtulajdonságaira utalnak:

such as their position, velocity and spin.

pl. helyzet, haladó mozgás és forgás.

Every object in the universe is composed

A világegyetem minden objektuma

of particles with unique quantum properties.

egyedi kvantumtulajdonságokkal rendelkezik.

This idea is evoked most significantly in a vital law of physics:

Ezt lényegében a fizika alaptörvénye fejezi ki:

the total amount of quantum information in the Universe must be conserved.

a világegyetem teljes kvantum- információja állandó marad.

Even if you destroy an object beyond recognition,

Ha egy objektumot felismerhetetlenségig megsemmisítünk,

its quantum information is never permanently deleted.

a kvantuminformációja soha nem törlődik véglegesen.

And theoretically, knowledge of that information

Ezen információ ismerete

would allow us to recreate the object from its particle components.

elméletileg lehetővé teszi az objektum helyreállítását a részeiből.

Conservation of information isn’t just an arbitrary rule,

Az információmegmaradás nemcsak önkényes törvény,

but a mathematical necessity, upon which much of modern science is built.

hanem matematikai törvényszerűség, melyre több modern tudomány épül.

But around black holes, those foundations get shaken.

De a fekete lyuk környékén ezek az alaptételek meginognak.

When an apple enters a black hole,

Mikor egy alma belép a fekete lyukba,

it seems as though it leaves the universe,

úgy tűnik, hogy elhagyja az univerzumot,

and all its quantum information becomes irretrievably lost.

és minden kvantuminformációja visszavonhatatlanul elvész.

However, this doesn’t immediately break the laws of physics.

Ez azonban még nem szegi meg a fizika törvényeit azon nyomban.

The information is out of sight,

Az információ kikerül a látáskörünkből,

but it might still exist within the black hole’s mysterious void.

de még létezhet a fekete lyuk rejtélyes terében.

Alternatively, some theories suggest

Van olyan elmélet, amely szerint

that information doesn’t even make it inside the black hole at all.

az információ egyáltalán nem jut be a fekete lyukba.

Seen from outside, it’s as if the apple’s quantum information

Külső megfigyelés szerint olyan, mintha az alma kvantuminformációját

is encoded on the surface layer of the black hole, called the event horizon.

a fekete lyuk eseményhorizontnak nevezett határfelülete kódolná.

As the black hole’s mass increases,

Ahogy nő a fekete lyuk tömege,

the surface of the event horizon increases as well.

ugyanúgy nő az eseményhorizont felülete.

So it’s possible that as a black hole swallows an object,

Lehetséges, hogy mikor a fekete lyuk elnyel egy objektumot,

it also grows large enough to conserve the object’s quantum information.

akkor annyit nő, hogy megőrizze az objektum kvantuminformációját.

But whether information is conserved inside the black hole or on its surface,

Akár a fekete lyuk belsejében vagy a felületén marad meg az információ,

the laws of physics remain intact–

a fizika törvényei nem sérülnek,

until you account for Hawking Radiation.

míg nem számolunk a Hawking-sugárzással.

Discovered by Stephen Hawking in 1974,

Stephen Hawking fedezte fel 1974-ben a jelenséget,

this phenomenon shows that black holes are gradually evaporating.

hogy a fekete lyukak fokozatosan párolognak.

Over incredibly long periods of time

Hihetetlenül hosszú idő alatt

black holes lose mass as they shed particles away from their event horizons.

csökken a fekete lyuk tömege az esemény- horizontját elhagyó részecskék miatt.

Critically, it seems as though the evaporating particles

Jobban megnézve, úgy tűnik, mintha az elpárolgó részecskék

are unrelated to the information the black hole encodes–

nem hordoznák a fekete lyukba kódolt információt,

suggesting that a black hole and all the quantum information it contains

ami azt jelentené, hogy a fekete lyuk és minden kvantuminformáció

could be completely erased.

tökéletesen törölhető.

Does that quantum information truly disappear?

Tényleg eltűnik a kvantuminformáció?

If not, where does it go?

Ha nem, akkor hova lesz?

While the evaporation process would take an incredibly long time,

Míg a párolgás hihetetlenül hosszan tart,

the questions it raises for physics are far more urgent.

a fizika számára felvetett kérdések sokkal sürgetőbbek.

The destruction of information

Ha az információ megsemmisül, elkerülhetetlen,

would force us to rewrite some of our most fundamental scientific paradigms.

hogy átfogalmazzuk pár tudományos álláspontunkat.

But fortunately, in science,

Szerencsére a tudományban

every paradox is an opportunity for new discoveries.

minden paradoxon új felfedezésre ad lehetőséget.

Researchers are investigating a broad range of possible solutions

A tudósok az információs paradoxon megoldásának

to the Information Paradox.

széles skáláját kutatják.

Some have theorized

Egyes elméletek szerint

that information actually is encoded in the escaping radiation,

az információ a kisugárzásba van kódolva

in some way we can’t yet understand.

számunkra még ismeretlen módon.

Others have suggested the paradox is just a misunderstanding

Mások arra utalnak, hogy a paradoxon az általános relativitáselmélet

of how general relativity and quantum field theory interact.

és a kvantumtér félreértett kapcsolatából származik.

Respectively,

Ez a két elmélet

these two theories describe the largest and smallest physical phenomena,

a legnagyobb és a legkisebb fizikai jelenséget írja le,

and they’re notoriously difficult to combine.

és ezeket közismerten nehéz összekapcsolni.

Some researchers argue that a solution to this and many other paradoxes

A kutatók azzal érvelnek, hogy erre és más paradoxonra a megoldást

will come naturally with a “unified theory of everything.”

természetesen az egységes mindenségelmélet adja meg.

But perhaps the most mind-bending theory to come from exploring this paradox

De a paradoxon legészbontóbb elméleti következménye

is the holographic principle.

a holografikus elv.

Expanding on the idea that the 2D surface of an event horizon

Ha továbbfejlesztjük a gondolatot, hogy az eseményhorizont 2D felülete

can store quantum information,

kvantuminformációt tárolhat,

this principle suggests that the very boundary of the observable universe

akkor ez az elv azt sugalmazza, hogy a látható világegyetem széle

is also a 2D surface encoded with information

szintén kétdimenziós felület,

amely valós, 3D-s objektumokról kódol információkat.

about real, 3D objects.

If this is true, it’s possible that reality as we know it

Ha ez így van, akkor lehetséges, hogy az általunk ismert valóság

is just a holographic projection of that information.

csak ezeknek az információknak a holografikus kivetítése.

If proven, any of these theories would open up new questions to explore,

Ha bármelyik elméletet bebizonyosodik, az újabb kérdéseket vet fel

while still preserving our current models of the universe.

a jelenlegi univerzummodellek létezése mellett.

But it’s also possible that those models are wrong!

De az is lehet, hogy ezek a modellek hibásak.

Either way, this paradox has already helped us take another step

Bárhogy legyen is, e paradoxon máris segített egy lépéssel közelebb jutni

into the unknown.

az ismeretlen megértéséhez.