I buchi neri stanno davvero arrivando al cuore della nostra fisica. E credo che ci stiano mostrando come alla fine avremo bisogno di fisica diversa e nuova. Le persone fanno domande come “Cosa succede all’interno di un buco nero?” O anche: “Cosa succede proprio al confine di un buco nero, l’orizzonte degli eventi, quando la luce viene assorbita?” E onestamente, la nostra fisica ci sta dicendo molte cose contraddittorie. E la nostra immagine di cosa sia realmente un orizzonte degli eventi potrebbe cambiare.
Persone come Stephen Hawking e Leonard Susskind hanno recentemente avuto l’idea che un buco nero non dovrebbe essere in grado di distruggere le informazioni. OK, cosa intendiamo per informazione? Le informazioni possono essere quasi qualsiasi cosa.
Tutti i diversi atomi nel mio corpo hanno momento angolare, hanno carica, hanno massa. Ci sono tutti i tipi di piccole informazioni che mi rendono me. A livello della meccanica quantistica, il più piccolo dei livelli, ci sono diverse quantità di energia, ci sono diverse probabilità che sono contenute nella struttura della mia materia. E l’informazione, per certi versi, è una forma di energia.
In realtà è un modo in cui puoi descrivere qualcosa che è in qualche modo, in un modo strano, uno stato di energia superiore rispetto a non essere in grado di descrivere qualcosa. E quindi una delle domande è: “Se l’energia non può davvero essere distrutta, l’energia stessa è qualcosa di intrinseco nell’universo, è possibile che le informazioni siano la stessa cosa? Non c’è davvero alcun modo per distruggere effettivamente le informazioni su ciò che tutte le mie particelle subatomiche stanno facendo in questo momento?”
Quindi i buchi neri ti guardano dritto in faccia. Quello che presumibilmente fa un buco nero è che assorbe tutto. Spazio e tempo si piegano in un buco nero in modo che nulla possa sfuggire. Ciò significa che tutte le informazioni sul materiale caduto sono sparite. L’unica cosa che sappiamo è che quando un buco nero assorbe materiale, diventa più massiccio. In realtà aggiunge quella massa alla massa del buco nero. E man mano che la massa aumenta, l’orizzonte degli eventi diventa più grande.
Fondamentalmente, l’area in cui lo spazio è così curvo che non puoi uscire inizia ad estendersi quanto più massiccio è un buco nero. I buchi neri più massicci che conosciamo nell’universo sono molti miliardi di volte la massa del nostro Sole. E l’estensione fisica di questo orizzonte degli eventi è circa la dimensione del nostro sistema solare, forse come l’orbita del pianeta Plutone.
Quindi è possibile, allora, che se tutto va in un buco nero e non ne esce mai niente, lo spazio e il tempo entrano nel buco nero e non escono? Cosa è successo a quell’informazione? E questo ha fatto chiedere a molti ricercatori se stiamo pensando ai buchi neri nel modo sbagliato. Forse non esiste un orizzonte degli eventi nel modo in cui comunemente lo intendiamo.
In realtà un mio amico che studia i buchi neri diceva: “Beh, non sono sicuro che siano neri. Potrebbero essere blu navy molto, molto scuri“. E ciò che intendeva con questo è che forse ci sono alcuni trucchi per ottenere effettivamente informazioni da un buco nero. Forse c’è davvero una qualche forma di energia che può fuoriuscire dal buco nero nel tempo.
Stephen Hawking si chiedeva se gli effetti quantistici molto vicini all’orizzonte degli eventi potessero effettivamente separare qualcosa chiamato particelle virtuali, l’energia dello spazio stesso. Se hai familiarità con l’equazione di Einstein, E è uguale a MC al quadrato, l’energia è uguale alla massa per la velocità della luce al quadrato. Energia e massa sono la stessa cosa. Sono equivalenti.
Puoi effettivamente trasformare la massa in energia e puoi trasformare l’energia in massa. Intorno a un buco nero, dove c’è gas molto caldo, temperature molto alte, campi magnetici molto forti, forse, c’è molta energia. E quell’energia può effettivamente manifestarsi come particelle, massa. E l’energia crea sempre coppie particella/antiparticella. Si chiamano particelle virtuali. E materia e antimateria sappiamo che si annichiliscono immediatamente.
Quindi queste minuscole particelle vengono all’esistenza, poi si annichilano e torni all’energia. E questo accade tutto intorno a noi tutto il tempo. Quindi, se questo accade vicino a un buco nero, è possibile che una di queste piccole particelle possa entrare nel buco nero e l’altra scappi. E all’improvviso, c’è una particella che non dovrebbe essere lì. L’universo ha fondamentalmente una nuova particella, energia dal nulla. E come può funzionare?
E la gente della teoria dell’informazione dice che quello che succede è che l’energia deve uscire dal buco nero. La massa del buco nero inizia a diminuire se c’è questa povera piccola particella orfana che non avrebbe dovuto essere lì. Quindi, nel tempo, minuscola particella per minuscola particella, questi buchi neri possono evaporare. E forse c’è qualcosa in quelle particelle virtuali che contengono alcune informazioni sul buco nero e su cosa ci è caduto dentro.
Diventa persino più strano di così, perché molte persone pensano che il tempo passi sempre più lentamente mentre ti avvicini a un buco nero, finché, all’orizzonte degli eventi, il tempo praticamente si ferma. Quindi, invece di qualcosa oltre il quale si cade in un buco nero, l’orizzonte degli eventi potrebbe essere una sorta di guscio di informazioni.
Le cose si sono fermate nel tempo mentre cadevano nel buco nero. E proprio a quel confine, c’è quasi una specie di sfera, una superficie bidimensionale che in qualche modo contiene tutte le informazioni su cosa c’è dentro il buco nero. E questo ha ricordato ai ricercatori qualcosa che gli umani hanno inventato, chiamato ologramma.
Ora, un ologramma è un oggetto bidimensionale. Puoi farlo con il vetro o un pezzo di pellicola. E fai brillare una luce attraverso di essa, e all’improvviso sembrano esserci proiezioni tridimensionali. E l’idea è che stiamo esaminando un modo fondamentale in cui l’universo memorizza le informazioni.
Intorno a un buco nero, dove spazio e tempo sono stati cancellati dall’esistenza, potrebbe esserci un guscio di informazioni, qualcosa come un ologramma?
Forse è così che funziona l’universo su una scala più ampia. Forse i buchi neri ci stanno mostrando, intrinsecamente, qual è la natura sottostante della realtà, che esiste davvero una superficie bidimensionale di qualcosa che contiene tutte le informazioni sull’intero universo.
Forse in qualche modo facciamo parte di questo gigantesco ologramma. E dovrei menzionare che la parola, ologramma, non implica in alcun modo che qualcuno abbia creato l’ologramma. Stiamo solo parlando del fatto che l’universo potrebbe davvero essere un’informazione contenuta in una struttura bidimensionale, non le tre dimensioni di cui siamo consapevoli ora. Tutto questo suona incredibilmente strano.
L’universo non dovrebbe essere in grado di perdere informazioni. Quindi, come si ottengono informazioni quando lo spazio stesso è piegato e non ne esce nulla? I buchi neri potrebbero essere la chiave per dove deve andare la prossima fisica.
Sappiamo tutti che abbiamo bisogno di un nuovo Einstein, una nuova teoria quantistica, qualcosa che descriva effettivamente come funziona la gravità in situazioni molto intense come un buco nero. Ora stiamo effettivamente osservando i buchi neri abbastanza bene da poterlo davvero capire. Dobbiamo davvero capire come funziona l’universo intorno a una di queste cose. E potremmo finire per imparare cos’è veramente l’universo stesso.
