Hawking's black hole paradox explained - Fabio Pacucci

Prevodilac: Danijela Jokic Lektor: Ivana Korom

Scientists work on the boundaries of the unknown,

Научници истражују на границама непознатог,

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

где свако ново сазнање отвара пут у беспуће неизвесног.

And nothing is more uncertain–

А ништа није неизвесније -

or potentially enlightening– than a paradox.

или потенцијално просветљујуће - од парадокса.

Throughout history,

Кроз историју,

paradoxes have threatened to undermine everything we know,

парадокси су претили да уруше све што знамо,

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

и исто тако често преобликовали наше разумевање света.

Today, one of the biggest paradoxes in the universe

Данас, један од највећих парадокса универзума

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

ће, изгледа, одгонетнути поља општег релативитета и квантне механике:

the black hole information paradox.

парадокс информације црне рупе.

To understand this paradox,

Да бисмо разумели овај парадокс,

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

морамо прво дефинисати појам „информације".

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

Обично је информација о којој говоримо видљива голим оком.

For example,

На пример,

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

ова врста информације нам говори да је јабука црвена, округла и сјајна.

But physicists are more concerned with quantum information.

Али, физичари се више баве квантном информацијом.

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

Ово се односи на квантне особине свих честица које чине јабуку,

such as their position, velocity and spin.

као што је њихов положај, брзина и обртаји.

Every object in the universe is composed

Сваки објекат у универзуму је сачињен

of particles with unique quantum properties.

од честица са јединственим квантним особинама.

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

Ова идеја има своје најзначајније место у суштинском закону физике:

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

укупна количина квантне информације у Универзуму мора бити сачувана.

Even if you destroy an object beyond recognition,

Чак и када бисте уништили објекат до непрепознавања,

its quantum information is never permanently deleted.

његова квантна информација би била трајно очувана.

And theoretically, knowledge of that information

А теоретски, сазнање о тој информацији

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

би нам дозволило да га поново створимо од његових саставних честица.

Conservation of information isn’t just an arbitrary rule,

Очување информације није само произвољно правило,

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

већ математичка неопходност на којој почива модерна наука.

But around black holes, those foundations get shaken.

Али када се ради о црним рупама, ови темељи су уздрмани.

When an apple enters a black hole,

Када јабука уђе у црну рупу,

it seems as though it leaves the universe,

чини се да напусти свемир,

and all its quantum information becomes irretrievably lost.

и њена квантна информација бива неповратно изгубљена.

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

Међутим, овим се не крше закони физике.

The information is out of sight,

Информација је нестала из видокруга,

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

али можда још увек постоји унутар мистериозне празнине црне рупе.

Alternatively, some theories suggest

Према неким другим теоријама

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

информација и не доспева до унутрашњости црне рупе.

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

Гледано споља, чини се да је квантна информација јабуке

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

кодирана у спољашњи слој црне рупе, који се зове хоризонт догађаја.

As the black hole’s mass increases,

Како се повећава маса црне рупе,

the surface of the event horizon increases as well.

тако се повећава и површина хоризонта догађаја.

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

Могуће је, онда, да кад год црна рупа прогута објекат,

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

порасте довољно велика да сачува квантну информацију тог објекта.

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

Али, било да је информација очувана унутар црне рупе или на њеној површини,

the laws of physics remain intact–

закони физике остају нетакнути -

until you account for Hawking Radiation.

док не узмете у обзир Хокингово зрачење.

Discovered by Stephen Hawking in 1974,

Стивен Хокинг је открио 1974,

this phenomenon shows that black holes are gradually evaporating.

овај феномен који показује да црне рупе постепено испаравају.

Over incredibly long periods of time

Током невероватно дугих временских периода

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

црне рупе губе масу одбацујући честице даље од хоризонта догађаја.

Critically, it seems as though the evaporating particles

Забрињавајуће је то што се чини да ишчезавајуће честице

are unrelated to the information the black hole encodes–

нису повезане са информацијом коју садржи црна рупа -

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

што може значити да би црна рупа и сва квантна информација коју носи

could be completely erased.

могле бити избрисане.

Does that quantum information truly disappear?

Да ли ова квантна информација заиста нестаје?

If not, where does it go?

Ако не, куда одлази?

While the evaporation process would take an incredibly long time,

Процес испаравања би се одвијао невероватно дуго,

the questions it raises for physics are far more urgent.

али питања која се тичу физике су много ургентнија.

The destruction of information

Уништење информације

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

би нас присилило да поново испишемо неке од базичних научних парадигми.

But fortunately, in science,

Али срећом, у науци,

every paradox is an opportunity for new discoveries.

сваки парадокс је прилика за нова открића.

Researchers are investigating a broad range of possible solutions

Истраживачи испитују широк спектар могућих решења

to the Information Paradox.

за Парадокс информације.

Some have theorized

Неки су теоретисали

that information actually is encoded in the escaping radiation,

да је информација заправо кодирана у одлазећем зрачењу,

in some way we can’t yet understand.

на начин који још увек не можемо разумети,

Others have suggested the paradox is just a misunderstanding

Други су изнели претпоставку да је парадокс само погрешно схваћена

of how general relativity and quantum field theory interact.

интеракција теорије општег релативитета и теорије квантног поља.

Respectively,

У складу са овим,

these two theories describe the largest and smallest physical phenomena,

ове две теорије описују највећи и најмањи физички феномен,

and they’re notoriously difficult to combine.

који су чувени по томе да их је тешко комбиновати.

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

Неки истраживачи тврде да ће решење за овај, и многе друге парадоксе

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

природно доћи са "једниственом теоријом свега."

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

Али, можда, највећи изазов за вијуге који произилази из истраживања овог парадокса

is the holographic principle.

је принцип холографа.

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

Развијајући идеју да 2D површина хоризонта догађаја

can store quantum information,

може да чува квантну информацију,

this principle suggests that the very boundary of the observable universe

овај принцип претпоставља да је сама граница видљивог универзума

is also a 2D surface encoded with information

такође 2D површина кодирана информацијом

about real, 3D objects.

о стварним, 3D објектима.

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

Ако је ово тачно, могуће је да је стварност какву познајемо

is just a holographic projection of that information.

само холографска пројекција те информације.

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

Ако се докажу, било која од ових теорија би отвориле нова питања за истраживање,

while still preserving our current models of the universe.

притом одржавајући наше тренутне моделе универзума.

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

Али је такође могуће и да су ови модели погрешни!

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

У сваком случају, овај парадокс нам је већ помогао да искорачимо

into the unknown.

у непознато.