Fabio Pacucci
2,727,179 views • 5:20

A tudósok a megismerés határait tágítják, és minden újabb tudás az ismeretlen űr újabb rejtélyeihez vezet. Semmi nem bizonytalanabb, vagy világít rá jobban a lényegre, mint egy paradoxon. A történelem során a paradoxonok megkérdőjelezték biztos tudásunkat, és gyakran átszabták a világmindenségről alkotott képünket. Napjainkban a világegyetem egyik legnagyobb paradoxona megbolygathatja a kvantummechanika és az általános relativitás területeit: ez a fekete lyuk információs paradoxona.

A paradoxon megértéséhez először meg kell határoznunk, mi az információ. Jellemzően szabad szemmel látható információkról beszélünk. Például ilyen információk az almáról, hogy piros, gömbölyű és fényes. De a fizika inkább kvantum- információkkal foglalkozik. Ezek az alma összetevőinek kvantumtulajdonságaira utalnak: pl. helyzet, haladó mozgás és forgás. A világegyetem minden objektuma egyedi kvantumtulajdonságokkal rendelkezik.

Ezt lényegében a fizika alaptörvénye fejezi ki: a világegyetem teljes kvantum- információja állandó marad. Ha egy objektumot felismerhetetlenségig megsemmisítünk, a kvantuminformációja soha nem törlődik véglegesen. Ezen információ ismerete elméletileg lehetővé teszi az objektum helyreállítását a részeiből. Az információmegmaradás nemcsak önkényes törvény, hanem matematikai törvényszerűség, melyre több modern tudomány épül. De a fekete lyuk környékén ezek az alaptételek meginognak.

Mikor egy alma belép a fekete lyukba, úgy tűnik, hogy elhagyja az univerzumot, és minden kvantuminformációja visszavonhatatlanul elvész. Ez azonban még nem szegi meg a fizika törvényeit azon nyomban. Az információ kikerül a látáskörünkből, de még létezhet a fekete lyuk rejtélyes terében. Van olyan elmélet, amely szerint az információ egyáltalán nem jut be a fekete lyukba. Külső megfigyelés szerint olyan, mintha az alma kvantuminformációját a fekete lyuk eseményhorizontnak nevezett határfelülete kódolná. Ahogy nő a fekete lyuk tömege, ugyanúgy nő az eseményhorizont felülete. Lehetséges, hogy mikor a fekete lyuk elnyel egy objektumot, akkor annyit nő, hogy megőrizze az objektum kvantuminformációját. Akár a fekete lyuk belsejében vagy a felületén marad meg az információ, a fizika törvényei nem sérülnek, míg nem számolunk a Hawking-sugárzással.

Stephen Hawking fedezte fel 1974-ben a jelenséget, hogy a fekete lyukak fokozatosan párolognak. Hihetetlenül hosszú idő alatt csökken a fekete lyuk tömege az esemény- horizontját elhagyó részecskék miatt. Jobban megnézve, úgy tűnik, mintha az elpárolgó részecskék nem hordoznák a fekete lyukba kódolt információt, ami azt jelentené, hogy a fekete lyuk és minden kvantuminformáció tökéletesen törölhető.

Tényleg eltűnik a kvantuminformáció? Ha nem, akkor hova lesz? Míg a párolgás hihetetlenül hosszan tart, a fizika számára felvetett kérdések sokkal sürgetőbbek. Ha az információ megsemmisül, elkerülhetetlen, hogy átfogalmazzuk pár tudományos álláspontunkat. Szerencsére a tudományban minden paradoxon új felfedezésre ad lehetőséget.

A tudósok az információs paradoxon megoldásának széles skáláját kutatják. Egyes elméletek szerint az információ a kisugárzásba van kódolva számunkra még ismeretlen módon. Mások arra utalnak, hogy a paradoxon az általános relativitáselmélet és a kvantumtér félreértett kapcsolatából származik. Ez a két elmélet a legnagyobb és a legkisebb fizikai jelenséget írja le, és ezeket közismerten nehéz összekapcsolni. A kutatók azzal érvelnek, hogy erre és más paradoxonra a megoldást természetesen az egységes mindenségelmélet adja meg. De a paradoxon legészbontóbb elméleti következménye a holografikus elv. Ha továbbfejlesztjük a gondolatot, hogy az eseményhorizont 2D felülete kvantuminformációt tárolhat, akkor ez az elv azt sugalmazza, hogy a látható világegyetem széle szintén kétdimenziós felület, amely valós, 3D-s objektumokról kódol információkat. Ha ez így van, akkor lehetséges, hogy az általunk ismert valóság csak ezeknek az információknak a holografikus kivetítése.

Ha bármelyik elméletet bebizonyosodik, az újabb kérdéseket vet fel a jelenlegi univerzummodellek létezése mellett. De az is lehet, hogy ezek a modellek hibásak. Bárhogy legyen is, e paradoxon máris segített egy lépéssel közelebb jutni az ismeretlen megértéséhez.