1 Il buco nero è un corpo celeste talmente denso da sviluppare una gravità enorme, tale per cui si detrmina una regione da cui nulla può mai sfuggire, perché, per sfuggire, dovresti sviluppare una velocità siperiore a quella della luce. Il confine della regione da cui non puoi sfuggire è chiamato "orizzonte". Nel caso più semplice, l'orizzonte ha la forma di una sfera. Il suo raggio è noto come il raggio di Schwarzschild, dal nome di Karl Schwarzschild che per primo ha ricavato i buchi neri come soluzione alla relatività generale di Einstein.
2 Quanto sono grandi i buchi neri? Il diametro di un buco nero è direttamente proporzionale alla massa del buco nero. Quindi più massa cade nel buco nero, più grande diventa il buco nero. Rispetto ad altri oggetti stellari, i buchi neri sono minuscoli perché un'enorme pressione gravitazionale ha compresso la loro massa in un volume molto piccolo. Ad esempio, il raggio di un buco nero con la massa approssimativa del pianeta Terra è solo di pochi millimetri.
3. Cosa succede sull'orizzonte? hi attraversa l'orizzonte del buco nero non nota nulla di strano accadere nelle immediate vicinanze. Tuttavia, un osservatore lontano da un buco nero che osserva qualcuno cadere noterebbe che la persona in caduta libera sembra muoversi sempre più lentamente man mano che si avvicinano all'orizzonte. Sembra così perché il tempo vicino all'orizzonte del buco nero scorre molto più lentamente che lontano dall'orizzonte.
4. Cosa c'è dentro un buco nero? Nessuno lo sa davvero. La relatività generale prevede che all'interno del buco nero vi sia una singolarità, che è un luogo in cui le forze dventano infinitamente grandi. Ma sappiamo che la Relatività Generale non funziona vicino alla singolarità perché lì, le fluttuazioni quantistiche di spazio e tempo la fanno da padrone. Per poter dire cosa c'è dentro un buco nero avremmo bisogno di una teoria che concili reltatività e meccanica quantistica, ma non l'abbiamo. La maggior parte dei fisici ritiene che una tale teoria, se l'avessimo, sostituirà la singolarità con qualcos'altro.
5. Come si formano i buchi neri? Attualmente conosciamo quattro diversi modi in cui possono formarsi buchi neri. Il più noto è il collasso stellare. Una stella sufficientemente grande formerà un buco nero dopo che la sua fusione nucleare si esaurirà, cosa che accade quando la stella ha bruciato tutto ciò che poteva bruciare. Ora, quando la pressione generata dalla fusione si interrompe, la materia inizia a collassare verso il proprio centro gravitazionale, e quindi diventa sempre più densa. Alla fine sarà così densa che nulla potrà superare la sua attrazione gravitazionale: è allora che si genererà il buco nero. Questi buchi neri sono chiamati "buchi neri di massa solare" e sono i più comuni. Il prossimo tipo comune di buchi neri sono i "buchi neri supermassicci" che possono essere trovati nei centri di molte galassie. I buchi neri supermassicci hanno masse circa un miliardo di volte quelle dei buchi neri di massa solare, e talvolta anche di più. Non è del tutto chiaro come si formino ancora. Molti astrofisici pensano che i buchi neri supermassicci inizino come buchi neri di massa solare e, poiché si trovano in un centro galattico densamente popolato, inghiottano molte altre stelle.
eccetera
6. Come sappiamo che esistono buchi neri? Abbiamo molte prove osservative che parlano di oggetti molto compatti con grandi masse che non emettono luce. Questi oggetti si rivelano per la loro attrazione gravitazionale. Lo fanno ad esempio influenzando il movimento di altre stelle o nuvole di gas attorno a loro.
7. Perché una volta Hawking ha affermato che i buchi neri non esistono? Hawking stava usando una definizione matematica molto rigorosa di buchi neri, qualcosa di piuttosto raro tra i fisici . Cio' gli consentiva di fare distinzioni teoriche. Questa non è una posizione controversa ma condivisa da tutti. Per tutti gli scopi pratici, tuttavia, la distinzione che Hawking ha disegnato è irrilevante.
8. In che modo i buchi neri possono emettere radiazioni? Il buco nero può emettere radiazioni perché lo spazio-tempo dinamico del buco nero che collassa cambia la nozione di "particella". Questo è un altro esempio di "relatività" nella teoria di Einstein. Proprio come il tempo passa in modo diverso per osservatori diversi, a seconda di dove si trovano e di come si muovono, anche la nozione di particelle dipende dall'osservatore, da dove si trovano e da come si muovono.
9. Cos'è il paradosso della perdita di informazioni? https://feedly.com/i/entry//cnXVr/5HNe2pDqTI3udBeVx4AbJSW9TNhacAl8h6Dc=_16f67638966:77278b:4dc5054b
Per capire il problema della perdita d'info, devi prima conoscere la matematica che si usa un fisica.
Per capire il problema della perdita d'info, devi prima conoscere la matematica che si usa un fisica.
In genere ci sono due passaggi. Innanzitutto, esiste qualcosa chiamato "stato" del sistema, che è una descrizione completa di qualunque cosa su cui tu voglia fare una previsione. Per esempio, la posizione e la velocità delle particelle.
Il secondo ingrediente è una legge dinamica, che spesso viene anche chiamata "equazione dell'evoluzione": ti dice come lo stato cambia da un momento all'altro. Quindi, se ti do uno stato in qualsiasi momento, puoi usare l'equazione dell'evoluzione per calcolare lo stato in qualsiasi altro momento. Tutte le leggi che conosciamo sono reversibili nel tempo. Ciò significa che non accade mai che due stati che differiscono in un momento iniziale diventeranno identici nello stato finale. Se fosse così, non sapresti mai da dove sei partito
Ora, tutte le equazioni dell'evoluzione fondamentale in fisica sono reversibili nel tempo. Ma questa reversibilità temporale è in molti casi del tutto teorica a causa dell'aumento dell'entropia. Se l'entropia di un sistema aumenta, ciò significa che se volessi invertire l'evoluzione temporale dovresti disporre lo stato iniziale in modo molto, molto preciso, più preciso di quanto umanamente possibile. Pertanto, la reversibilità di cui parlo è solo teorica, anche se esiste! Pensa a mescolare l'impasto. Non sarai mai in grado di tornare al punto di partnza. Ma se solo tu riuscissi a codificare con precisione tutte e posizioni e i movimenti che hai compiuto in linea di principio potresti farlo!
L'equazione dell'evoluzione della meccanica quantistica è chiamata equazione di Schroedinger ed è altrettanto reversibile nel tempo dell'equazione dell'evoluzione della fisica classica. La meccanica quantistica, tuttavia, ha un'equazione aggiuntiva che descrive il processo di misurazione e questa equazione non è reversibile nel tempo. Il motivo per cui non è reversibile nel tempo è che puoi avere diversi stati che, una volta misurati, ti danno lo stesso risultato di misurazione. Quindi, se conosci solo il risultato della misurazione, non puoi dire quale sia lo stato originale.
Veniamo ai buchi neri allora. La proprietà che definisce un buco nero è l'"orizzonte", che è una superficie a senso unico: puoi solo entrare, ma non uscire. L'orizzonte non ha sostanza, è "vuoto", è davvero solo il nome di un confine convenzionale nello spazio. Ma la teoria quantistica ci dice che il "vuoto" non è "niente". È pieno cioè di coppie particella-antiparticella che vengono costantemente create e distrutte. E nella relatività generale, la nozione stessa di una particella dipende dall'osservatore, proprio come il passare del tempo. Per questo l'osservatore lontno dall'orizzonte, avendo tempi diversi, riesce a osservare "qualcosa" e non il vuoto. Il che è solo un altro modo per dire che i buchi neri emettono radiazioni.
Questo effetto è stato derivato per la prima volta da Stephen Hawking negli anni '70 e la radiazione osservata ha preso il suo nome. Per i nostri scopi, la proprietà pertinente della radiazione è che è completamente termica. È interamente determinato dalla massa totale, dalla carica e dalla rotazione del buco nero. Oltre a ciò, è casuale.
Ora, ciò che accade quando il buco nero si irradia è che perde massa e si restringe. Si restringe fino a quando non è completamente sparito e la radiazione è l'unica cosa rimasta. Ma se hai solo la radiazione, allora dovresti poter derivare all'indietro la massa, il cambiamento e la rotazione del buco nero, ma questo calcolo matematico è impossibile. Pertanto, l'evaporazione del buco nero è irreversibile perché molti stati iniziali diversi comporteranno lo stesso stato finale. Un processo del genere non si adatta a nessuna delle leggi sull'evoluzione conosciute - e questo è il problema. Se combini la relatività con la teoria quantistica, a quanto pare, otterrai un risultato incompatibile con la reversibilità.
Come probabilmente avrai notato, non ho detto nulla sulle informazioni. Questo perché in realtà il riferimento alla "perdita di informazioni sul buco nero" è del tutto superfluo e causa solo confusione. Il problema della "perdita di informazioni" del buco nero non ha nulla a che fare con il problema che ho illustrato. È solo un termine che, parlando in senso lato, dice che non si può dire dallo stato finale quale fosse lo stato iniziale. Ci sono stati molti, molti tentativi di risolvere questo problema. Letteralmente migliaia di articoli sono stati scritti su questo
10. Saremo mai inghittiti da un buco nero? Non è impossibile, ma molto improbabile. La maggior parte degli oggetti stellari nelle galassie orbitano attorno al centro galattico a causa del modo in cui si formano le galassie. Accade occasionalmente che due sistemi solari si scontrino e una stella o un pianeta o un buco nero, venga espulso lasciando un sistema solare e viaggiando fino a quando non viene catturato nel campo gravitazionale di un altro sistema solare. Ma gli oggetti stellari nelle galassie sono generalmente molto distanti tra loro. Quindi, è estremamente improbabile che un buco nero salti nel nostro sistema solare e ci inghiotta. Lo sapremmo anche con molto anticipo perché vedremmo l'attrazione gravitazionale del buco nero che agisce sui pianeti esterni.
