Les trous noirs ne peuvent pas envoyer d’informations sur ce qu’ils avalent – et c’est un problème

Aaron Horowitz/Getty Images

Trois numéros.

Juste trois chiffres – c’est tout ce qu’il faut pour décrire un trou noir complètement et à 100% sans ambiguïté en relativité générale. Si je vous dis la masse, la charge électrique et le spin (c’est-à-dire le moment cinétique) d’un trou noir, nous avons terminé. C’est tout ce que nous en saurons et tout ce dont nous avons besoin pour décrire ses caractéristiques.

Ces trois nombres nous permettent de tout calculer sur la façon dont le trou noir interagit avec son environnement, comment les objets qui l’entourent y répondront et comment le trou noir se développera dans le futur.

Malgré toutes leurs capacités gravitationnelles féroces et leur nature extraterrestre impie, les trous noirs sont étonnamment simples. Si je vous donnais deux trous noirs avec exactement la même masse, la même charge et le même spin, vous ne pourriez pas les différencier. Si vous changez de place sans regarder, vous ne saurez pas que je l’ai fait.

Cela signifie également que lorsque vous voyez un trou noir complètement formé, vous ne savez pas pourquoi il s’est formé. Toute combinaison de masse compacte dans un volume suffisamment petit peut faire l’affaire. Ce pourrait être le noyau super dense d’une étoile mourante. Cela aurait été une litière très épaisse de chats adorables qui auraient été écrasés dans l’oubli.

Tant que la masse, la charge et la rotation sont les mêmes, l’histoire n’est pas pertinente. Il n’y a aucune information sur le matériau d’origine qui a créé le trou noir. Ou est-ce?

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Etablissement de chartes

« Information » est un terme légèrement chargé ; Ils peuvent prendre différentes définitions en fonction de la personne à qui vous demandez et de leur humeur. En physique, le concept d’information est étroitement lié à notre compréhension du développement des systèmes physiques et de la construction de nos théories en physique.

Nous aimons penser que la physique est un modèle relativement utile pour comprendre l’univers dans lequel nous vivons. L’un des avantages de la physique réside dans sa capacité à prédire. Si je vous donne une liste de toutes les informations sur un système, je devrais pouvoir appliquer les lois et les théories de la physique pour vous dire comment ce système va se développer. Et le contraire est également vrai. Si je vous dis l’état du système maintenant, vous pouvez exécuter tous les calculs pour voir comment le système est arrivé à son état actuel.

Ces deux notions sont connues sous le nom de inévitabilité (je peux prédire l’avenir) et réflexion (Je peux lire le passé) Et c’est à peu près le noyau fondamental de la physique. Si nos théories de la physique n’avaient pas ces propriétés, nous ne pourrions pas faire beaucoup de travail.

Ces deux concepts s’appliquent également à la mécanique quantique. Oui, la mécanique quantique impose des limites strictes à ce que nous pouvons mesurer sur l’univers, mais cela ne signifie pas que tous les paris sont ouverts. Au lieu de cela, nous pouvons simplement remplacer un état classique bien défini par un état quantique plus flou et poursuivre nos vies ; L’état quantique évolue selon l’équation de Schrödinger, qui supporte à la fois le déterminisme et la réversibilité, donc nous sommes tous bons.

Les informations ne sont pas perdues lors de la gravure d’un livre ; C’est juste un mélange.

Ce double coup dur du déterminisme et de la réversibilité signifie qu’en termes de physique, l’information doit être préservée au cours de tout processus. Il ne peut pas être créé ou détruit – Si nous ajoutons ou supprimons des informations individuellement, nous ne serons pas en mesure de prédire l’avenir ou de lire le passé. Toute perte ou gain signifie qu’il y aura soit des informations manquantes, soit des informations supplémentaires, de sorte que toute la physique tombera en poussière.

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Il existe de nombreux processus qui Il apparaît Pour détruire des informations, mais c’est uniquement parce que nous ne suivons pas assez attentivement. Prenez, par exemple, brûler un livre. Si je vous donne un tas de cendres, cela semblera irréversible : vous ne pourrez pas reconstituer le livre. Mais si vous avez un microscope assez puissant à votre disposition (et beaucoup de patience) et que vous devez garder un œil sur moi pendant que le livre brûle, vous pouvez – en principe du moins, ce qui est assez bon – regarder et suivre le mouvement de chaque molécule dans le processus. Vous pouvez ensuite inverser tous ces mouvements et toutes ces interactions pour reconstruire le livre. Les informations ne sont pas perdues lors de la gravure d’un livre ; C’est juste un mélange.

Dans la vision classique et traditionnelle des trous noirs, tout ce travail lié à l’information n’est pas du tout un problème. Les informations qui ont été utilisées pour construire le trou noir sont simplement masquées loin derrière l’horizon des événements – la limite à sens unique à la surface du trou noir qui le rend si unique. Une fois là-bas, les informations contenues dans cet univers ne seront plus jamais vues. Qu’il s’agisse d’un trou noir formé d’étoiles mourantes ou de chats écrasés, cela n’arrive pas pratiquement publier. Les informations ne peuvent pas être détruites, mais elles sont en permanence cachées aux regards indiscrets.

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