Rivista Quanti

2 agosto 2023

Un astronauta dentro un buco nero descriverebbe la stessa realtà di un astronauta fuori?

Kouzou Sakai per Quanta Magazine

Scrittore personale

2 agosto 2023

Nell’agosto 2013, dozzine di rinomati fisici teorici si sono riuniti a Santa Barbara, in California, per discutere di una crisi. La loro debole comprensione dei buchi neri stava andando in pezzi. Visto da lontano, come attraverso un telescopio, un buco nero dovrebbe comportarsi come un pianeta, una stella o qualsiasi altro conglomerato di particelle elementari. Ma se i fisici credessero al lavoro di Albert Einstein, come fece la maggior parte di loro, allora si verificarono conseguenze impossibili quando considerarono il buco nero dal punto di vista di qualcuno che si trova appena all’interno dei suoi confini.

Un esperimento mentale dell’anno precedente aveva acuito questo scontro di prospettive, ponendo bruscamente fine a un armistizio ventennale tra coloro che credevano che la visione esteriore fosse quella fondamentale e coloro che si concentravano sulla visione dall’interno. All'improvviso, ogni sorta di sacrosante convinzioni fisiche furono messe in discussione. Coloro che hanno ideato l’esperimento mentale hanno suggerito, disperatamente, che l’interno del buco nero potrebbe semplicemente non esistere e che lo spazio-tempo finisca al confine del buco nero in un vero e proprio muro di fuoco.

Come estensione di questo pensiero, un partecipante alla conferenza ha persino suggerito, in gran parte per scherzo, che il paradosso sembrava implicare che le leggi conosciute della fisica potrebbero semplicemente crollare ovunque in ogni momento, un'osservazione che ha guadagnato una risata degna di Comedy Cellar. . Uno dei partecipanti più giovani, Daniel Harlow, ha preso il microfono e ha reagito con un unico incredulo "Amico", prima di riportare la conversazione su un terreno meno eretico.

"C'è stata solo una raffica" di brainstorming, ha detto Patrick Hayden, uno scienziato informatico diventato fisico alla Stanford University. "La volontà della gente di esporsi con idee folli è stata scioccante."

Dopo un altro decennio di discussioni e calcoli, Harlow, ora fisico senior presso il Massachusetts Institute of Technology, ritiene che lui e un team di teorici emergenti abbiano finalmente trovato il modo, o almeno un modo, di quadrare l'esterno. e viste interne. In tal modo, hanno stabilito una sorta di distensione tra i mondi in conflitto della relatività e della teoria quantistica. La loro risoluzione, che intreccia idee lontane dalla teoria dell’informazione quantistica e calcoli rivoluzionari del 2019, è un tentativo faticoso e conquistato a fatica di avere l’esterno e mantenere anche gran parte dell’interno.

"Sono riusciti a dimostrare che, almeno in linea di principio, questa tensione può essere risolta", ha detto Tom Hartman, un fisico della Cornell University che ha trovato una caratteristica principale della loro teoria in un altro modello di gravità.

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Stephen Hawking predisse che i buchi neri emettono radiazioni, innescando un dibattito che dura da 50 anni.

Santi Visalli/Getty Images

Sebbene la loro procedura attualmente funzioni solo con una caricatura ridotta all’osso di un buco nero, cattura molte delle caratteristiche peculiari delle stelle collassate. Se vale per i veri buchi neri, risponderà in modo definitivo a una serie di classiche domande sui buchi neri, da ciò che un astronauta sperimenterebbe cadendo in un buco nero al destino ultimo delle informazioni contenute nella disposizione delle sue molecole.

"Rappresenta in una certa misura la fine di una rivoluzione, piuttosto che un inizio", ha affermato Geoff Penington, fisico dell'Università della California, Berkeley e collaboratore del nuovo lavoro.

"È molto eccitante. Potrebbe essere sbagliato, ma penso che questa sia la giusta essenza", ha detto Oliver DeWolfe, fisico dell'Università del Colorado, Boulder e uno dei pochi ricercatori che hanno sviluppato la proposta di Harlow e dell'azienda nell'ultimo anno.

Il gruppo si sforza di salvare l'interno del buco nero dal sacrificio totale infliggendo una ferita superficiale: con una svolta ironica, Harlow e soci propongono che le leggi familiari della fisica si infrangono all'interno di un buco nero - e forse ovunque in ogni momento. Ma lo fanno in un modo precedentemente sconosciuto, troppo sottile perché qualcuno possa notarlo. Alla radice c’è un vincolo che non deriva dalla materia o dallo spazio-tempo. Piuttosto, deriva da argomentazioni riguardanti la complessità – le possibilità essenzialmente infinite contenute in vasti volumi di informazioni quantistiche.