Astronauti poco affidabili

[alexander]

ciao a tutti, purtroppo spesso non riesco a mettere bene in relazione tra loro i fantastici articoli di enzo che parlano della deformazione dei coni di luce in prossimita' dei buchi neri con il problema della perdita di informazione in prossimita' degli stessi...
qualcuno mi aiuta a capire com'e' il giusto ragionamento?
L'asse del cono di luce degli astronauti si inclina a tal punto che, anche se solo per un istante, una delle rette del cono che delimitano il movimento della luce coincide con l'orizzonte degli eventi. (Cosa che tra l'altro mi fa tornare in mente la problematica della zona posta a 1,5 r di sc. in cui la luce e' intrappolata e costretta a gravitare in eterno intorno all'orizzonte degli eventi)
Seguendo questi ragionamenti pero' tendo sempre a pensare (so che sbaglio ma non so dove) che l'informazione venga mantenuta dai fotoni che viaggiano lungo l'orizzonte degli eventi o nella zona a 1,5 r come se fosse stata scattata una foto ricordo di tutta la materia entrata nel buco nero un istante prima di varcare la soglia del non ritorno...
anzi, seguendo questo ragionamento, i buchi neri dovevano essere una specie di libro di storia di tutte le galassie...
pero' la comunita' scientifica ritiene che il rischio di perdita di informazione sia veramente molto reale e io purtroppo non capisco mai il perche'... :-(

[Red Hanuman]

ciao a tutti, purtroppo spesso non riesco a mettere bene in relazione tra loro i fantastico articoli di enzo che parlano della deformazione dei coni di luce in prossimita' dei buchi neri con il problema della perdita di informazione in prossimita' degli stessi...
qualcuno mi aiuta a capire com'e' il giusto ragionamento?
L'asse del cono di luce degli astronauti si inclina a tal punto che, anche se solo per un istante, una delle rette del cono che delimitano il movimento della luce coincide con l'orizzonte degli eventi. (Cosa che tra l'altro mi fa tornare in mente la problematica della zona posta a 1,5 r di sc. in cui la luce e' intrappolata e costretta a gravitare in eterno intorno all'orizzonte degli eventi per sempre).
Seguendo questi ragionamenti pero' tendo sempre a pensare (so che sbaglio ma non so dove) che l'informazione venga mantenuta dai fotoni che viaggiano lungo l'orizzonte degli eventi o nella zona a 1,5 r come se fosse stata scattata una foto ricordo di tutta la materia entrata nel buco nero un istante prima di varcare la soglia del non ritorno...
anzi, seguendo questo ragionamento, i buchi neri dovevano essere una specie di libro di storia di tutte le galassie...

Allora.... Il problema dell'informazione nasce con la radiazione di Hawking.
Come sai, a causa delle fluttuazioni quantistiche presenti nel vuoto, il buco nero tende ad "evaporare", emettendo una radiazione di tipo termico. QUI ne avevo scritto qualcosa, tempo fa.
Il guaio è che la radiazione emessa è esattamente uguale a quella emessa da un corpo nero mentre il corpi neri "comuni", come le stelle, emettono una radiazione che è solo mediamente uguale a quella, e che dipende dalla composizione della stella o dell'oggetto che la emette.
Nei casi normali, quindi, la radiazione di corpo nero trasporta informazioni, mentre nella radiazione di Hawking questo non capita.
Ora, fintantoché la materia casca nel BN e non ne esce il problema non si pone, perché siamo liberi di pensare che tutte le informazioni che essa trasporta, compresi i suoi stati quantici, rimangono confinati lì in eterno ma sempre esistenti (sono solo non accessibili).
Ma se il BN evapora completamente con la radiazione di Hawking, essa trasporta un'informazione completamente neutra e indipendente dalla materia contenuta nel BN e dai suoi stati quantici.

La domanda quindi è: dove vanno a finire tutte le informazione riguardanti gli stati quantici della materia del BN?
La soluzione trovata da Hawking è che l'informazione riemerga in qualche modo, utilizzando l'effetto tunnel. Ma è ancora poco accettata.

C'è un bel libro da leggere al riguardo: L'informazione, James Gleick, ed. Feltrinelli. Su iTunes lo trovi a 24,99 €.

[alexander]

Allora.... Il problema dell'informazione nasce con la radiazione di Hawking.
Come sai, a causa delle fluttuazioni quantistiche presenti nel vuoto, il buco nero tende ad "evaporare", emettendo una radiazione di tipo termico. QUI ne avevo scritto qualcosa, tempo fa.
Il guaio è che la radiazione emessa è esattamente uguale a quella emessa da un corpo nero mentre il corpi neri "comuni", come le stelle, emettono una radiazione che è solo mediamente uguale a quella, e che dipende dalla composizione della stella o dell'oggetto che la emette.
Nei casi normali, quindi, la radiazione di corpo nero trasporta informazioni, mentre nella radiazione di Hawking questo non capita.
Ora, fintantoché la materia casca nel BN e non ne esce il problema non si pone, perché siamo liberi di pensare che tutte le informazioni che essa trasporta, compresi i suoi stati quantici, rimangono confinati lì in eterno ma sempre esistenti (sono solo non accessibili).
Ma se il BN evapora completamente con la radiazione di Hawking, essa trasporta un'informazione completamente neutra e indipendente dalla materia contenuta nel BN e dai suoi stati quantici.

La domanda quindi è: dove vanno a finire tutte le informazione riguardanti gli stati quantici della materia del BN?
La soluzione trovata da Hawking è che l'informazione riemerga in qualche modo, utilizzando l'effetto tunnel. Ma è ancora poco accettata.

C'è un bel libro da leggere al riguardo: L'informazione, James Gleick, ed. Feltrinelli. Su iTunes lo trovi a 24,99 €.

Caspita, non avrei mai considerato il problema dal punto di vista della radiazione di Hawking…..
Il tuo discorso fila veramente bene e sicuramente farò in modo di acquistare (prima o poi) il libro che hai consigliato!
Certo che io mi ero limitato a pensare semplicemente che gli astrofisici si fossero posti il problema perché non accettavano di non poter accedere all’informazione contenuta dentro l’orizzonte degli eventi durante la vita del buco nero…
Avrei diverse domande in merito però non vorrei “inquinare” l’articolo di Enzo che parlava di altri aspetti del buco nero, quindi perché non sviscerate il problema facendoci su un articolo che tratti della questione nel suo complesso e che vada a complementare il precedente davide contro golia?
Io magari mi limito a chiedere chiarimento solo su due cose che magari potrebbero tornare utili per l’articolo (per renderlo comprensibile ai non esperti di meccanica quantistica):
1- per stati quantistici intendi la possibilità (teorica) di conoscere la funzione d’onda della particella?
2- La mia idea di considerare i fotoni che gravitano intorno al buco nero non è sufficiente per determinare la funzione d’onda della particella? (io pensavo in modo probabilmente errato che i fotoni trasportassero qualsiasi tipo di informazione….)

Ps. Forse mi sono accorto di un errore nella mia prima domanda quando dico:

la retta del cono che delimita il movimento della luce coincide con l'orizzonte degli eventi…….
Seguendo questi ragionamenti pero' tendo sempre a pensare (so che sbaglio ma non so dove) che l'informazione venga mantenuta dai fotoni che viaggiano lungo l'orizzonte degli eventi

In tal caso i fotoni verrebbero quasi immediatamente inghiottiti dalla gravità del buco nero, gli unici fotoni a non essere inghiottiti e a rimanere in eterno intorno al buco nero sono per definizione quelli a 1,5 r…..

[Vincenzo Zappalà]

Ps. Forse mi sono accorto di un errore nella mia prima domanda quando dico:

la retta del cono che delimita il movimento della luce coincide con l'orizzonte degli eventi…….
Seguendo questi ragionamenti pero' tendo sempre a pensare (so che sbaglio ma non so dove) che l'informazione venga mantenuta dai fotoni che viaggiano lungo l'orizzonte degli eventi

In tal caso i fotoni verrebbero quasi immediatamente inghiottiti dalla gravità del buco nero, gli unici fotoni a non essere inghiottiti e a rimanere in eterno intorno al buco nero sono per definizione quelli a 1,5 r…..

caro Alex,
ti sei risposto da solo.... In realtà i fotoni restano sull'orizzonte degli eventi sono un attimo per poi cadere all'interno. L'asse del cono continua a piegarsi e niente può uscire. Quanto può piegarsi nessuno lo sa. Alcuni ipotizzano che possa piegarsi a tal punto che l'asse del tempo (che è diventato spazio) punti verso il passato. Se si trovasse il modo di uscire dal buco nero si uscirebbe nel passato... Anni fa, alcune osservazioni avevano notato che nei pressi di un buco nero alcuni fenomeni normalmente posteriori ad altri si vedevano prima. Si era pensato che in qualche modo l'informazione fosse riuscita a uscire e a viaggiare nel passato. Però, dopo, non ho più sentito niente a riguardo... penso fosse un abbaglio o qualcosa del genere.

Il discorso che fa Red è più che corretto. Tuttavia, anche a livello più terra-terra un buco nero mangia informazione e non la restituisce. Già questo è un problema fisico che pone problemi. Il pensare che qualcosa sia conservato ma non percepito è un'anomalia dell'Universo dove tutto si trasforma, ma non si nasconde...

Penso che adesso gli astronauti ti abbiano spiegato i loro problemi. L'importante è che avvicinandosi all'orizzonte degli eventi l'informazione luminosa ci raggiunge sempre più tardi e quindi noi vediamo l'astronave che rallenta sempre più fino a fermarsi letteralmente poco prima dell'orizzonte. I raggi emessi proprio sull'orizzonte NON potranno mai raggiungerci dato che sono paralleli alla nostra linea di Universo. Prima di passare alla radiazione quantica e cose del genere, bisogna comprendere bene i concetti ben più banali che permettono di illustrare i risultati della deformazione sspazio-temporale... Fino a questi si riesce a rappresentarli anche con disegni a due dimensioni (con un piccolo sforzo interpretativo). Dopo... le cose diventano puramente matematiche...