Radio Fulmini

Per installare RadioFulmini sul tuo sito clicca qui
_________________
Chi siamo
Login
Per gli Iscritti
Ricerca

Ricerca avanzata


Questo sito-rivista è la prosecuzione del blog-rivista fulmini, che in diciotto mesi ha capitalizzato 180.000 visite. Per conoscere il funzionamento di questo sito-rivista si può leggere il "Chi siamo" qui in alto.

Scienza dell'Oscurità

di  venises Data Mon 3 February 2014 1:00

Immediatamente dopo la pubblicazione della Teoria della Relatività Generale di Einstein, un fisico tedesco, Karl Schwarzschild, trovò una delle più importanti soluzioni delle equazioni del campo, soluzione che descrive la geometria dello spazio-tempo in prossimità di stelle ad alta densità, i buchi neri 1.
Si definisce buco nero una regione dello spaziotempo con un campo gravitazionale così intenso che nulla al suo interno può sfuggire all'esterno, nemmeno la luce.
Se la luce è soggetta alla forza di gravità (come ci insegna la Relatività Generale), allora diventa possibile immaginare un oggetto così denso da generare un campo gravitazionale così intenso che neanche la luce possa scappare.
Il termine buco nero è dovuto a Wheeler.
I buchi neri (crediamo che non ci sia bisogno d'insistere su questo punto) non sono direttamente osservabili (non si possono vedere); la loro esistenza si può “osservare” solo indirettamente (tipicamente osservando il disturbo del moto che l’attrazione gravitazionale esercitata dalla loro grande massa produce su un corpo “vicino”).
Il “confine” di un buco nero è detto orizzonte degli eventi.


Paradosso Informazione Buco Nero


Fin qui, tutto chiaro (più o meno). A questo punto entra in scena Hawking e restare in sella diventa più arduo: allacciate le cinture!


Storia dibattito buchi neri


If the semi-diameter of a sphere of the same density as the Sun were to exceed that of the Sun in the proportion of 500 to 1, a body falling from an infinite height towards it would have acquired at its surface greater velocity than that of light, and consequently supposing light to be attracted by the same force in proportion to its vis inertiae, with other bodies, all light emitted from such a body would be made to return towards it by its own proper gravity.
John Michell, 1783

Hawking cerca di mettere insieme due teorie che insieme non stanno - come è ben noto: la relatività e la teoria dei quanti. Ne vengono fuori una serie di controsensi a catena.
Nel 1973 Jakob Bekenstein sostiene che i buchi neri abbiano una temperatura finita e che quindi emettano radiazione. Un anno dopo, Hawking – di ritorno da un viaggio a Mosca dove incontra Yakov Zeldovich - ipotizza l’esistenza di quella che andrà sotto il nome di radiazione di Hawking.
L’idea è questa: secondo la teoria dei quanti, coppie di particella-antiparticella si formano continuamente nello spazio. La coppia, appena creata, in genere si annichila immediatamente (si riunisce nella singola particella di partenza, per i comuni mortali). Ora, dice Hawking (ma l’idea non è proprio sua, come abbiamo visto) se la coppia si forma “in prossimità” dell’orizzonte degli eventi di un buco nero, la particella verrà risucchiata dal buco nero mentre la antiparticella se ne allontanerà. Bestemmia! Questo vuol dire che il buco nero perde massa, evapora. Ma se nuova materia non entra nel buco nero, questo processo d’evaporazione finirà col farlo svanire. Non proprio quello che ci si aspetterebbe da un buco nero degli anni venti, diciamolo.

Andiamo avanti e aggiungiamo al mix la teoria quantistica dell’informazione.
Passano tre anni e Hawking (insieme a Kip Thorne) 2 scommette, contro lo scienziato americano John Preskill che, visto che la Relatività Generale impedisce ai buchi neri di emettere radiazione, questi non possono ‘perdere informazione’ (se l’informazione provenisse dall’interno del buco nero dovrebbe viaggiare più velocemente della luce per riuscire ad uscire e la relatività ci dice: no, no, no). Ma allora questa benedetta radiazione di Hawking deve necessariamente trasportare informazione nuova, non originante dall’interno del buco nero. Ma se questo è vero, allora il principio di causalità che la teoria quantistica si porta appresso non vale più e la teoria dei quanti va riscritta3. Hawking s’è un po’ incastrato da solo.

Trent’anni dopo (siamo nel 2004) Hawking (ma non Thorpe, che resterà della sua idea) ammette che un buco nero può perdere informazione attraverso il processo d’evaporazione. Peccato: vuol dire che non si può saltare in un altro universo attraverso un buco nero.

Continuiamo. Secondo la teoria dei quanti, la coppia particella-antiparticella (che immaginiamo formarsi in prossimità dell’orizzonte degli eventi di un buco nero) è ‘quantisticamente entangled’. Il quantum entanglement è quel fenomeno per cui se una particella ha spin (o altra caratteristica) diciamo in senso orario, allora la sua antiparticella ha spin opposto. È come se l’antiparticella si “ricordasse” delle caratteristiche della sua particella oppure come se fossero ancora collegate l’una all’altra, un po’ come due gemelli che provano le medesime sensazioni anche se separati l’uno dall’altro.
E visto che tutte le particelle che cadono in un buco nero finiscono, prima o poi, col cadere nella singolarità del buco nero ecco che Hawking arriva alla conclusione che si deve ammettere che l’informazione vada eventualmente distrutta all’interno di un buco nero. Questa conclusione va sotto il nome di Paradosso dell'informazione del buco nero.
Tale affermazione scatena le ire di un altro fisico, Leonard Susskind il quale pubblica un libro dal titolo La Guerra del Buco Nero: La Mia Battaglia contro Stephen Hawking per Rendere il Mondo Sicuro per la Meccanica Quantistica. Susskind, all’opposto, sostiene che la antiparticella che scappa dal buco nero sia ‘entangled’ (accoppiata) con due sistemi indipendenti allo stesso tempo, ovvero sia con la propria particella che con tutta la radiazione di Hawking 'emessa' in precedenza da quello stesso buco nero: ma una particella non può essere ‘entangled’ simultaneamente con due sistemi indipendenti. Come si risolve un tale paradosso?
Una soluzione fu proposta dal fisico olandese Gerardus ‘t Hooft il quale formulò il cosiddetto principio olografico (poi perfezionato da Susskind) secondo il quale l’informazione non va distrutta ma resta in qualche modo intrappolata alla superficie del buco nero4.

Arriviamo al 2012. Una soluzione alternativa del paradosso consiste nell’ipotizzare che l’entanglement fra particella e antiparticella sia rotto al momento della cattura della particella da parte del buco nero, un po’ come se l’orizzonte degli eventi agisse come un firewall. L’immagine del firewall che brucia (proposta da Joseph Polchinski) rappresenta l’immagine di una straordinaria quantità d’informazione che è creata proprio al livello del firewall nel momento del disentanglement.

Vi siete persi? Ricapitoliamo:
1) la meccanica dei quanti ci dice che coppie di particelle che stanno rispettivamente dentro e fuori di un buco nero siano ‘entangled' fra loro.
2) se questo entanglement sparisce, allora una straordinaria quantità d’informazione deve venire a crearsi sulla superficie del buco nero (l’orizzonte degli eventi)
3) È come se un sipario calasse sull’orizzonte del buco nero, come se un firewall (in fiamme) circondasse il buco nero e proteggesse l’informazione contenuta al suo interno. Attenti: l’ipotesi del firewall è incompatibile con la teoria della relatività, violandone uno dei principi. Infatti le particelle che vengono emesse dal firewall contengono informazione circa tutto ciò che è caduto nel buco nero dall'inizio dei tempi, e questo persino successivamente all'evaporazione completa del buco nero stesso. Brrrr.


Arriviamo all’altro ieri, gennaio 2014.
Anzi no, sostiamo un attimo al marzo del 2013, quando Braunstein e Pirandola propongono più o meno l’idea seguente: maggiore l’entanglement, più lentamente si forma il firewall. Se l’entanglement è massimo, allora il firewall non si forma proprio. Ma non fa titolo sui quotidiani.
Allora, in cosa consiste l’ultima ipotesi di Hawking? Il teorico rimpiazza il vecchio orizzonte degli eventi con un più blando orizzonte apparente, un confine che può essere occasionalmente superato. La chiave di una tale affermazione consiste nel fatto che gli effetti quantistici al confine del buco nero sono talmente intensi da far fluttuare lo spazio-tempo in modo così selvaggio che non è più possibile parlare di una frontiera definita.

Confusi? Non dovreste.
Ricordate infatti che tutto inzia dal mettere insieme due teorie che insieme non stanno.
Come è noto.






_____________________________________________
1 Gli uomini sono pieni di pregiudizi, gli scienziati sono uomini, quindi gli scienziati sono affetti da pregiudizi. Einstein cercò in tutti i modi di resistere all’idea che i buchi neri potessero esistere davvero, ma perse la battaglia: se le sue equazioni sono giuste, allora i buchi neri possono esistere.

2 Se non avete letto il suo libro Wormholes and time travel, fatelo.

3 C’è parecchia confusione circa cosa fosse in palio nella scommessa. Inizialmente Hawking avrebbe ricevuto un abbonamento di quattro anni alla rivista inglese di gossip Private Eye mentre a Preskill sarebbe andata un’annata di Penthouse. Il premio per Preskill fu più tardi commutato in un’enciclopedia sul baseball (dalla quale, per citare Hawking, si può estrarre informazione a volontà).

4 Il premio Nobel ‘t Hooft ha scritto una costituzione per i futuri abitanti dell’asteroide 9491 Thooft (che porta il suo nome).


Invia un commento
Regole per i commenti*
Tutti i commenti richiedono l'approvazione da parte di un amministratore.
Titolo*
Icona del messaggio*
Messaggio*
url email imgsrc image code quote
 ESEMPIO
bold italic underline linethrough   


 [altro...]
Opzioni*
Abilita faccine 
Abilita tag XOOPS 
A capo automatico