Hawking's black hole paradox explained - Fabio Pacucci

Traduttore: antonio parlato Revisore: Sofia Ramundo

Scientists work on the boundaries of the unknown,

Gli scienziati lavorano sui confini dell'ignoto,

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

dove ogni nuova conoscenza crea un cammino in un vuoto d'incertezza.

And nothing is more uncertain–

E nulla è più incerto,

or potentially enlightening– than a paradox.

o potenzialmente illuminante, di un paradosso.

Throughout history,

Nel corso della storia

paradoxes have threatened to undermine everything we know,

i paradossi hanno minacciato tutto ciò che sappiamo,

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

e molto spesso hanno ridisegnato la nostra concezione del mondo.

Today, one of the biggest paradoxes in the universe

Oggi uno dei più grandi paradossi dell'universo

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

minaccia di distruggere la relatività e la meccanica quantistica:

the black hole information paradox.

il paradosso dell'informazione del buco nero.

To understand this paradox,

Per capire questo paradosso,

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

dobbiamo prima definire cosa intendiamo con "informazione".

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

Di solito, l'informazione di cui parliamo è visibile a occhio nudo.

For example,

Per esempio,

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

questo tipo d'informazione ci dice che le mele sono rosse, rotonde e lucide.

But physicists are more concerned with quantum information.

Ma i fisici sono più interessati all'informazione quantistica,

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

ovvero le proprietà quantistiche di ogni particella di cui è fatta la mela,

such as their position, velocity and spin.

come posizione, velocità e rotazione.

Every object in the universe is composed

Tutti gli oggetti dell'universo sono fatti

of particles with unique quantum properties.

da particelle con proprietà quantistiche uniche.

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

Quest'idea è ripresa in modo significativo in un'essenziale legge della fisica:

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

la quantità totale d'informazione quantistica dell'universo si conserva.

Even if you destroy an object beyond recognition,

Anche se distruggi un oggetto fino a non poterlo più riconoscere,

its quantum information is never permanently deleted.

la sua informazione quantistica non viene mai cancellata in modo permanente.

And theoretically, knowledge of that information

E teoricamente la conoscenza di quella informazione

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

ci permetterebbe di ricreare l'oggetto a partire dalle sue particelle.

Conservation of information isn’t just an arbitrary rule,

La conservazione dell'informazione non è soltanto una regola arbitraria,

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

ma una necessità matematica, su cui poggia gran parte della scienza moderna.

But around black holes, those foundations get shaken.

Ma quando si parla di buchi neri, queste fondamenta vacillano.

When an apple enters a black hole,

Quando una mela entra in un buco nero,

it seems as though it leaves the universe,

è come se lasciasse l'universo

and all its quantum information becomes irretrievably lost.

e tutta la sua informazione quantistica fosse irrimediabilmente perduta.

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

In ogni caso, questa cosa non infrange immediatamente le regole della fisica.

The information is out of sight,

L'informazione non è visibile,

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

ma potrebbe ancora esistere all'interno del misterioso vuoto del buco nero.

Alternatively, some theories suggest

In alternativa, alcune teorie suggeriscono

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

che l'informazione non arriva affatto all'interno del buco nero.

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

Visto da fuori, è come se l'informazione quantistica della mela

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

sia codificata sulla superficie del buco nero,

chiamata "orizzonte degli eventi".

As the black hole’s mass increases,

Al crescere della massa del buco nero,

the surface of the event horizon increases as well.

cresce anche la superficie dell'orizzonte degli eventi.

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

Quindi, può darsi che quando un buco nero inghiotte un oggetto,

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

esso cresca a sufficienza da conservare l'informazione quantistica dell'oggetto.

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

Ma sia che l'informazione sia conservata nel buco nero che sulla sua superficie,

the laws of physics remain intact–

le leggi della fisica rimangono intatte,

until you account for Hawking Radiation.

finché non si prende in considerazione la Radiazione di Hawking.

Discovered by Stephen Hawking in 1974,

Scoperto da Stephen Hawking nel 1974,

this phenomenon shows that black holes are gradually evaporating.

questo fenomeno dimostra che i buchi neri stanno lentamente evaporando.

Over incredibly long periods of time

Su lunghissimi periodi di tempo

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

i buchi neri perdono massa respingendo particelle dall'orizzonte degli eventi.

Critically, it seems as though the evaporating particles

Soprattutto, sembrerebbe che le particelle che evaporano

are unrelated to the information the black hole encodes–

non siano correlate all'informazione che il buco nero codifica,

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

quindi il buco nero e tutta l'informazione quantistica che contiene

could be completely erased.

potrebbero svanire completamente.

Does that quantum information truly disappear?

Ma questa informazione quantistica scompare davvero?

If not, where does it go?

E se non scompare, dove finisce?

While the evaporation process would take an incredibly long time,

Il processo di evaporazione richiederebbe tantissimo tempo,

the questions it raises for physics are far more urgent.

ma le domande che solleva per la fisica sono ben più pressanti.

The destruction of information

La distruzione dell'informazione

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

ci costringerebbe a riscrivere alcuni dei paradigmi scientifici fondamentali.

But fortunately, in science,

Ma per fortuna, nella scienza,

every paradox is an opportunity for new discoveries.

ogni paradosso è un'opportunità per fare nuove scoperte.

Researchers are investigating a broad range of possible solutions

I ricercatori stanno studiando un ampio spettro di possibili soluzioni

to the Information Paradox.

al Paradosso dell'Informazione.

Some have theorized

Alcuni hanno teorizzato

that information actually is encoded in the escaping radiation,

che l'informazione sia codificata in realtà nella radiazione uscente,

in some way we can’t yet understand.

in un modo che non riusciamo ancora a capire.

Others have suggested the paradox is just a misunderstanding

Altri ritengono che il paradosso derivi da un errore nella comprensione

of how general relativity and quantum field theory interact.

di come la teoria quantistica dei campi e quella della relatività interagiscono.

Respectively,

Rispettivamente, queste due teorie descrivono

these two theories describe the largest and smallest physical phenomena,

i fenomeni fisici più grandi e più piccoli,

and they’re notoriously difficult to combine.

e sono notoriamente difficili da combinare.

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

Alcuni ricercatori sostengono che la soluzione a questi paradossi

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

arriverà spontaneamente con una "Teoria del tutto" unificata.

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

Ma forse la teoria più sconvolgente che emerge esplorando questo paradosso

is the holographic principle.

è il principio olografico.

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

Basandosi sull'idea che la superficie bidimensionale dell'orizzonte degli eventi

can store quantum information,

conservi informazione quantistica, questo principio suggerisce

this principle suggests that the very boundary of the observable universe

che il limite estremo dell'universo osservabile

is also a 2D surface encoded with information

è anch'esso una superficie bidimensionale codificata con quest'informazione

about real, 3D objects.

su veri oggetti a tre dimensioni.

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

Se fosse vero, è possibile che la realtà che conosciamo

is just a holographic projection of that information.

sia solo una proiezione olografica di quell'informazione.

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

Se dimostrate, ciascuna di queste teorie aprirebbe nuovi quesiti da esplorare,

while still preserving our current models of the universe.

pur mantenedo gli attuali modelli dell'universo.

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

Ma può anche essere che questi modelli siano sbagliati!

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

A ogni modo, questo paradosso ci ha già aiutato a fare un altro passo

into the unknown.

nell'ignoto.