שום דבר לא בורח מחור שחור ... או שכן? בשנות ה-1970, הפיזיקאי סטיבן הוקינג תיאר תהליך עדין שבאמצעותו חורים שחורים יכולים "להתאדות", כשחלקיקים מתחמקים משכחה כבידתית. התופעה הזו, שכעת המכונה קרינת הוקינג, נראית בסתירה לתורת היחסות הכללית, והיא מעלה שאלה מוזרה עוד יותר: אם חלקיקים יכולים לברוח, האם הם משמרים מידע כלשהו על החומר שנמחק?

לאונרד סוסקינד, פיזיקאי מאוניברסיטת סטנפורד, מצא את עצמו מסוכסך עם הוקינג על התשובה. בפרק זה, מנחה שותף ג'אנה לוין מדבר עם סוסקינד על "מלחמת החורים השחורים" שהתפתחה ועל הלקחים המדעיים החזקים שניתן להפיק מאחד הפרדוקסים המפורסמים ביותר בפיזיקה.

תקשיב Apple Podcasts, Spotify,  לכונן או אפליקציית הפודקאסט המועדפת עליך, או שאתה יכול להזרים את זה Quanta.

תמליל

[הצגות נושא]

ג'אנה לוין: חורים שחורים, המתוארים היסטורית כחללים בלתי נמנעים, הטילו אימה על הדמיון הפופולרי. כל דבר וכל מה שנופל לחור שחור אבוד לנצח. או לפחות כך הסיפור אומר, על פי תורת היחסות הכללית של איינשטיין. האופי המגדיר הזה של חורים שחורים נבדק בשנות ה-1970 עם אתגר מפתיע שהציב פיזיקאי בריטי צעיר ומבריק אך חולה, סטיבן הוקינג.

הוקינג הבין שבאמצעות תהליך קוונטי מדהים ועדין, חורים שחורים יכולים להתאדות, ולבסוף להתפוצץ לחלוטין בפרץ של קרינה. אפילו בפיצוץ הזה, שום דבר לא יכול לברוח. נראה שהחור השחור לקח את כל מה שהוא צרך איתו לשכחה, ​​כולל כל המידע הקוונטי. אבל לאן כל זה נעלם?

אני יאנה לוין וזהו "השמחה של למה", פודקאסט מתוך מגזין Quanta איפה המארח השותף שלי, סטיב סטרוגאץ, ואני חוקר בתורות כמה מהשאלות הגדולות ביותר ללא מענה במתמטיקה ובמדעים כיום.

[נושא מסתיים]

לוין: מעטים הבינו את המשמעות של תוצאותיו של הוקינג בתחילה, אבל מדען אחד זיהה מיד את המשבר שייקרא פרדוקס אובדן המידע. הוא כאן איתנו היום, הפיזיקאי המפורסם לאונרד סוסקינד - לני לכל מי שמכיר אותו. בפרק של היום, לני מוביל אותנו דרך מלחמת החורים השחורים כשאנחנו שואלים: האם יש פתח מילוט קוונטי מחורים שחורים? והאם אי פעם נדע בוודאות?

לני הוא פרופסור באוניברסיטת סטנפורד והמנהל המייסד של מכון סטנפורד לפיזיקה תיאורטית. הוא נחשב באופן נרחב כאבי תורת המיתרים, חיבר מספר ספרים פנומנליים, כולל מלחמת החור השחור: הקרב שלי עם סטיבן הוקינג כדי להפוך את העולם לבטוח עבור מכניקת הקוונטים, והוא ידוע בזכות מחקריו על תורת השדות הקוונטיים, מכניקה סטטיסטית קוונטית וקוסמולוגיה קוונטית.

לני, תודה שהצטרפת אלינו ל-"The Joy of Why".

לני סוסקינד: שלום, יאנה. מזמן לא התראנו.

לוין: הרבה זמן לא ראיתי, כל כך תענוג לארח אותך כאן.

SUSSKIND: טוב לראות אותך שוב.

לוין: אז בואו נתחיל כאן בהתחלה.

SUSSKIND: ההתחלה, ההתחלה. בסדר, ההתחלה.

לוין: ובכן, ההתחלה עבורנו הולכת להיות המאה ה-20, כאשר במקור התגלו חורים שחורים. ואשמח אם תוכל לקחת אותנו דרך ההבנה הרלטיביסטית הכללית של חורים שחורים, ללא הסיבוכים של מכניקת הקוונטים.

SUSSKIND: בסדר, ובכן, חור שחור הוא כל כך מושך מבחינה כבידה שהוא פשוט מושך הכל פנימה. הרעיון המקורי של חור שחור נבע מ[פייר-סימון, מרקיז דה] לפלס?

לוין: אה, [ג'ון] מישל, אני חושב.

SUSSKIND: מישל ולפלאס.

לוין: בסדר, אנחנו מדלגים על המאה ה-20.

SUSSKIND: המאה השמונה עשרה, המאה ה-18.

לוין: כן, בדיוק.

SUSSKIND: בכל מקרה, הקדמונים האלה, צרפתי ואני מניח אנגלי, העלו את הרעיון שאם כוכב היה כבד מספיק, הוא יהיה כל כך מושך - לא במובן של אני מושך או שאתה מושך, אלא במובן של משיכה כבידה - שהיא תמשוך הכל פנימה ו אפילו אור לא יכול היה לצאת. הם למעשה עשו חישוב של כמה כבד זה יצטרך להיות עבור גודל נתון. הם חיברו את מה שנקרא היום רדיוס שוורצשילד. והם קראו לזה כוכב אפל.

לוין: ולכן זה מציג את הרעיון הזה של אופק אירועים.

SUSSKIND: לא ממש היה להם את הרעיון הזה. הרעיון יצא מאיינשטיין ותורת היחסות הכללית, שאם היה לך חפץ כבד כל כך, יהיה סביבו משטח, שבו כל מה שנמצא בפנים ייפול לתוך הסינגולריות. המשטח הזה של הבריחה האחרונה, שבו אם אתה בתוכו, אתה נדון; אם אתה מחוץ לזה, יש לך סיכוי. וזה נקרא האופק של החור השחור.

לוין: יש משהו באופק?

SUSSKIND: זו כל השאלה. מישהו שמתבונן על החור השחור מבחוץ, עושה מדידות, עושה תצפיות טלסקופיות, וגם מותר לו להוריד בדיקות עד לחור השחור - נניח על חוט דיג; פעם הייתי דייג. אתה מוריד את התולעת שלך אל פני השטח של החור השחור. מה שיקרה הוא שתראה את פני החור השחור, את אופק האירועים, כמו להיות מאוד מאוד חם. התולעת המסכנה הייתה נצלה מהר מאוד. אז מישהו מבחוץ יחשוב שכן, יש משהו באופק ומה שזה לא יהיה חם במיוחד - כל כך חם שבוא נגיד את זה ככה, לא היית רוצה להיות שם.

לוין: זה מה שהיית אומר שהתוצאה של הוקינג, שזה יהיה לוהט.

SUSSKIND: כן, זה נכון, הוקינג ובמידה מסוימת, קודמו של הוקינג, [ג'ייקוב] בקנשטיין. התוצאות של הוקינג היו ברורות יותר, הן היו מדויקות יותר. והוקינג היה מסכים איתי לחלוטין שהתולעת הזו תטוגן באופק הרבה לפני שתגיעו לייחודיות. מצד שני, אם רק תחתוך את החוט של חוט הדיג שלך ותיתן לתולעת ליפול דרך האופק, הסיפור אומר שהאופק יהיה אי-אירוע עבור התולעת. התולעת פשוט הייתה עפה דרכה, ולא רואה שום דבר מיוחד באופק. כן, הוקינג יסכים עם זה.

הבעיה איתו היא שהוא מפר עיקרון של פיזיקה. העיקרון של הפיזיקה הוא "שום דבר לעולם לא הולך לאיבוד לגמרי". אתה אומר, טוב, זה מטורף. אם אני לוקח חתיכת פחם ואני שורף את הפחם, לאחר שאולי כתבתי הודעה על הפחם, איבדת את ההודעה. אבל זה לא נכון. כל מה שכתבת על פיסת הפחם הזו מקודד בעשן ובתוצרי הבעירה.

מצד שני, הוקינג אמר, "חכה רגע, המידע הזה נופל דרך האופק של החור השחור. ומכל מה שאנחנו יודעים מתורת היחסות הכללית על המבנה של חורים שחורים, זה פשוט לא יכול לצאת החוצה". וכך התוצאה הייתה, לפי הוקינג, המידע הזה אובד לצמיתות באופק החור השחור. דברים יוצאים מהחור השחור. קרינת הוקינג זה נקרא. אבל קרינת הוקינג לא יכולה לשאת שום מידע כי המידע הזה היה מאחורי האופק, ושום דבר לא יכול לצאת החוצה.

לוין: אז בזמן הזה, הוקינג ירד לגמרי בעד תורת היחסות הכללית הטהורה והיעדר מכניקת הקוונטים, בטענה ששום דבר לא יכול לצאת החוצה? אז המידע שנפל פנימה, גם אם החור השחור מתאדה, זה כאילו אתה מושך וילון למעלה, אבל החומר נעלם, ואין מה לעשות בקשר לזה. והוא נפל בצד של "מידע אבד". אבל אמרת, "רגע, אין סיכוי." למה היה לך כל כך חשוב לומר שאי אפשר לאבד מידע? מה כל כך רע בזה?

SUSSKIND: ובכן, שימור המידע הוא השורש של כמה מהעקרונות מרחיקי הלכת של הפיזיקה, בפרט עקרונות התרמודינמיקה. החוק השני של התרמודינמיקה, החוק הראשון של התרמודינמיקה, שימור האנרגיה, עקרונות המכניקה הסטטיסטית, תכונות הקרינה - כל זה תלוי ב-100% במערך עקרונות הכולל את העיקרון האפסי של הפיזיקה, המידע הזה נשמר. זה נקרא אחדות במכניקת הקוונטים. ומה שכתוב הוא שאם יש הבדלים קטנים במה שאתה מתחיל איתו, ההבדלים הקטנים האלה יישארו אחר כך. הוקינג אמר, מה שיוצא מהחור השחור יהיה בלתי תלוי לחלוטין במה שנפל פנימה.

אם תעקבו אחרי קו ההיגיון הזה ושואלים מה הוא מרמז, זה מרמז על כאוס. שום דבר כבר לא הגיוני. פשוט הרגשתי שזה לא יכול להיות נכון.

לוין: אז הנה, אתה בקונפליקט הזה. אבל אתה בעצם לא יודע איך לפתור את הפרדוקס. אז אחד הרעיונות הראשונים שהעלית בשלב מוקדם מאוד היה המושג הזה של השלמה, שהוא מושג בפיזיקה, אבל אתה הרחיב אותו לחורים שחורים. אתה יכול לספר לנו על זה?

SUSSKIND: זה לא אמר שום דבר יותר או פחות מאשר, המידע יוצא מקודד בצורה עדינה ביותר בקרינת הוקינג, קשה מדי לשחזר. בפיזיקה הקלאסית זה היה בלתי אפשרי.

זו הפכה לשאלה של מה שנקרא מורכבות. מורכבות היא מושג אמיתי בפיזיקה ובמתמטיקה, וזה רק מדד לכמה קשה לבצע משימה. אם תשאלו כמה קשה לבצע את המשימה של שחזור מה שיוצא מהחור השחור, תגלו שזה מורכב באופן אקספוננציאלי. מספר הפעולות הקטנות שתצטרכו לעשות כדי לשחזר את מה שנפל לתוך החור השחור היה כה גבוה בצורה יוצאת דופן שלכל המטרות המעשיות, סטיבן צדק, המידע אבד. אבל במכניקת הקוונטים, זה פשוט נהיה מאוד מאוד מורכב לעשות את זה. אז, עקרון ההשלמה היה בעצם רק לומר לסטיבן, "אתה טועה."

לוין: כמה שנוי במחלוקת, כמה סוער זה נעשה, הדיון הזה?

SUSSKIND: במובן האישי, ממש לא. סטיבן ואני היינו חברים טובים. נשארנו חברים טובים לאורך כל המלחמה, או מה שאני מכנה מלחמת החור השחור. היו זמנים שבהם אשתי ואני ומי שהוא היה איתו באותו זמן היינו אוכלים יחד ארוחת ערב. הוא היה מאתגר אותי. אף פעם לא הייתה תקופה שזה היה בכלל אישי. הוא היה בטוח ב-1,000% במה שהוא אמר. כמובן, גם הייתי בטוח ב-1,000% במה שאמרתי.

לוין: אם לא אכפת לך שאני אצטט אותך, אני מאמין שזה היה בפנים מלחמת החור השחור, אמרת שסטיבן היה גם אדם מאוד יהיר. ואז אמרת, "גם אני הייתי."

SUSSKIND: כל הפיזיקאים שאפתנים ובאמת רוצים להגיע למקום כלשהו בנושא צריכים להיות בעלי מידה מסוימת של יהירות, ללא ספק. אתה צריך להאמין לא רק שהמוח האנושי חכם מספיק כדי לפענח את הרעיונות המתוחכמים להפליא האלה. אתה צריך להאמין שהמוח האנושי שלך חכם מספיק כדי לעשות את זה, כדי להיות מסוגל להבין מכניקת הקוונטים, חכם מספיק כדי להיות מסוגל להבין איך היקום עובד. מצד שני, אתה גם צריך להיות מאוד ברור לגבי מה אתה לא יודע וממה אתה מאוד מאוד רחוק. אז אני מניח שבמובן הזה, נדרשת קצת ענווה. ענווה לדעת מה אתה לא יודע ומה שאולי לעולם לא תדע. כן, סטיבן היה יהיר. כן, הייתי שחצן.

לוין: אז עדיין לא הייתה הוכחה או חישוב, ובכל זאת היו לך רעיונות יצירתיים מקוריים מאוד שהובילו לחישובים, כמו הולוגרפיה.

SUSSKIND: כן. אגב, היה אדם נוסף שגם הוא היה מאוד מאוד מעורב. זה היה ג'רארד ט הופט, חתן פרס נובל, מגדולי הפיזיקאים של המאה ה-20. העיקרון ההולוגרפי, זה היה הדבר ש'ט הופט ואני העלינו. זה בא מהחישוב של בקנשטיין על האנטרופיה של חור שחור. אנטרופיה היא מידע נסתר, מקודד בפרטים מיקרוסקופיים שאין לך גישה אליהם.

האנטרופיה של בקנשטיין אמרה שכמות המידע בחור שחור היא פרופורציונלית לשטח האופק. זה היה קיצוני. בדרך כלל, כמות המידע המקודד במבנה היא פרופורציונלית לנפח המבנה. זה הוביל אותי ואת 'ט הופט לרעיון שמה שנופל לתוך חור שחור אף פעם לא באמת נופל פנימה, אלא מקודד על פני האופק ב סוג של הולוגרמה. הולוגרמה היא תמונה דו מימדית של משהו שהוא באמת תלת מימדי. לכן, הרעיון היה שמה שנופל לחור שחור אף פעם לא באמת נופל פנימה ומקודד על פני השטח בצורה של הולוגרמה קוונטית.

הרעיון של העיקרון ההולוגרפי היה כללי יותר. כל אזור בחלל, לא רק אופק של חור שחור, מוצפן. לחדר הזה, לחדר שלי יש קירות, הוא תחום, והטענה של העיקרון ההולוגרפי היא שכל מה שמתרחש בתוכו - כמוני, למשל, או כמו התמונה שמאחורי - כל זה מקודד בתיאור הולוגרפי על גבול החדר, על קירות החדר.

זה נראה מטורף להרבה אנשים. הייתי בטוח שזה נכון, אבל בעיקר הקהילה אמרה, "החבר'ה האלה איבדו את הגולות שלהם. פעם הם היו פיזיקאים טובים, מה זה הרעיון ההולוגרפי הזה?"

לוין: עכשיו, כשכמה מהחברים שלך אומרים שאתה משוגע, זה מפריע לך? אתה פשוט לוחץ קדימה?

SUSSKIND: זה לא מפריע לי באופן אישי. זה מתסכל. למה הם לא יכולים לראות את מה שאני רואה? מצד אחד, זה אומר לי שאם זה נכון, שווה להמשיך, כי אם כולם חושבים שזה לא בסדר ומתברר שזה נכון, זה עניין גדול.

אז, הרעיון הזה, הוא די נעלם לזמן מה. שום דבר לא קרה עד הפיזיקאי הצעיר חואן מלדצ'נה גילה גרסה מדויקת ביותר של העיקרון ההולוגרפי. זה היה קשור לא סוג של חלל שנקרא מרחב אנטי-דה סיטר. זה, באופן גס, פתרון של משוואות איינשטיין. ומה שמלדצ'נה גילה הוא שהוא נשלט בדיוק על ידי העיקרון ההולוגרפי הזה, שהדברים בתוך החדר, בתוך מה שאנו מכנים גוש, תוארו בדיוק על ידי תורת שדות קוונטיים על גבול המערכת. זה היה בדיוק העיקרון ההולוגרפי. אז זה היה באמת הבנייה של מלדצ'נה והגרסה המאוד מדויקת של מלדצ'נה לעיקרון ההולוגרפי שהובילו לקבלתו.

לוין: רק כדי לנסות להגיד את זה במילים פשוטות, זה סוג של יקום בקופסה. ואולי תדברו על יקום בקופסה שיש לו כוח משיכה וחורים שחורים ומשבר אובדן המידע הזה, אבל זה בדיוק שווה ערך ליקום שלם המתואר רק על הגבול, שלא רק שיש לו פחות ממדים, אלא שאין לו כוח משיכה, לא חורים שחורים, ולכן אין אובדן מידע.

SUSSKIND: אין לו כוח משיכה, בתיאוריה, על פני השטח.

לוין: על פני השטח, כן. אז, אין אובדן מידע.

SUSSKIND: כֵּן. אנחנו מדברים על העיקר ועל הגבול. יש כוח משיכה בחלק הארי, אבל אין כוח משיכה על הגבול.

לוין: אז אתה צריך להסיק, אם אין כוח משיכה על הגבול, אז לא יכול להיות אובדן מידע.

SUSSKIND: בדיוק.

לוין: הבעיה נעלמת. אבל אתה עדיין לא יודע איך בדיוק לחשב את המידע שיוצא. האם זה נכון?

SUSSKIND: כן, זה נכון. אבל זה לא נורא מפתיע. מנקודת המבט החיצונית, החור השחור חם מאוד. זה עושה מה שחתכת הפחם הזו הייתה עושה. זה מאוד חם. זה מתאדה. ואין סיכוי שנוכל לשחזר את העשן, או את תוצרי הבעירה, שנוכל לשחזר את הכתובת הקטנה על פיסת הפחם. המידע מקבל תרמיל. זה נהיה מקושקש. מקושקש כל כך עד כדי כך שלשחזור זה מורכב מעבר לכל דמיון אבל עקרונית אפשרי.

לוין: נחזור ממש.

[הפסקה להכנסת מודעה]

לוין: ברוכים הבאים ל"השמחה של למה".

אז באופן עקרוני, אם מישהו אכן נופל לתוך החור השחור, מתאדה לחלוטין, אתה יכול לשחזר אותם מחוץ לחור השחור.

SUSSKIND: מקרינת הוקינג.

לוין: מקרינת הוקינג.

SUSSKIND: ימין. אבל אפשר לשאול כמה זמן זה ייקח? כמה פעולות קוונטיות זה ידרוש? והתשובה גדולה באופן אקספוננציאלי באנטרופיה של החור השחור. עכשיו האנטרופיה של חור שחור רגיל היא גדולה מאוד בפני עצמה, אני לא יודע, 10⁷⁰. אז, אנחנו מדברים על זמנים לשחזר אותו, שהם 10 עד 10⁷⁰ שנים. זה מה שמכניקת הקוונטים הייתה אומרת. ההצהרה הנכונה, שהוקינג היה צריך לעשות, היא לא שזה בלתי אפשרי, אלא זה זה מורכב בצורה יוצאת דופן ברגע שאתה נופל דרך האופק.

לוין: אם אני אסטרונאוט קופץ פנימה ואתה רחוק, אתה רואה אותי מוצפן, אני אף פעם לא נכנס לחור השחור. כל המידע הקוונטי שלי מרוח על ההולוגרמה הזו. מה הניסיון שלי?

SUSSKIND: הניסיון שלך הוא פשוט שאתה נופל ישר.

לוין: הפלגתי ישר דרך. אז אלה שתי מציאויות סותרות.

SUSSKIND: האם הם סותרים? זו הייתה השאלה. אמרתי לא, הם לא ממש סותרים. האדם מבפנים שנפל פנימה פשוט לא יכול לתקשר את זה כלפי חוץ.

לוין: ובכן, אתה סוג של שולל את קיומו של אלוהים.

SUSSKIND: 'מס

לוין: אתה אומר שאין יצור יודע-כל. אין אף אחד שיכול לקבל בו זמנית את הפרספקטיבה לדעת שיש -

SUSSKIND: אין יצור יודע-כל שיכול לראות גם את מה שבפנים וגם את מה שבחוץ. פיזיקה היא נושא מבצעי שקשור למה שניתן לראות, למה שניתן למדוד. אז כל עוד אתה מאמין שאין ישות שיכולה לראות מה בפנים ומה בחוץ, אין שום קונפליקט.

לוין: נכון, אין עימות.

SUSSKIND: ומאותה נקודה ואילך, התברר שהוקינג טעה, שכל המידע מאוחסן על גבול המערכת ולעולם לא יאבד.

לוין: מדהים.

SUSSKIND: כן, זה מדהים.

לוין: אז הוא נכנע, לא?

SUSSKIND: הוא עשה.

לוין: האם הוא לא נתן, באופן מפורסם, ג'ון פרסקיל אנציקלופדיה של בייסבול אמריקאי כי הוא הודה בהימור?

SUSSKIND: ככל הנראה, כן.

לוין: למה הוא לא נתן לך משהו?

SUSSKIND: הייתי אוהב את האנציקלופדיה.

[לוין צוחק]

SUSSKIND: אני לא יודע. הוא כן נתן לי ארוחת ערב ויין, אבל הייתי מעדיף את האנציקלופדיה של הבייסבול.

לוין: חשבתי שזה סוג של בריטי לתת מתנה אמריקאית.

SUSSKIND: אתה חייב להבין, סטיבן היה גם אדם אדיב וגם אדם שנון ביותר. הוא היה מצחיק. הבעיה היחידה עם מצחיק היא שהוא לא יכול לבטא את זה בקלות. אבל, אתה יודע, מדי פעם, מילה הייתה יוצאת מהמכונה שלו, וכולם היו מתפוצצים. הוא היה שנון להפליא, אדיב להפליא - ועקשן!

לוין: מי נשאר לא משוכנע בשלב הזה? איפה אנחנו עכשיו?

SUSSKIND: אני לא מדבר עם האנשים האלה, אז אני לא יודע, אתה מבין. ובכן, לפחות עד לא מזמן, הדור המבוגר של הרלטיביסטים, אבל אפילו הם די ויתרו, אני חושב. בוא נגיד את זה ככה, אני חושב שאתה שופט מה אנשים חושבים לא לפי מה שהם אומרים שהם חושבים, אלא מה שהם עושים. כמה אנשים באמת עובדים על תיאוריה של אובדן מידע? כמה צעירים? יש עכשיו דור צעיר מאוד מבריק של תיאורטיקנים. אף אחד מהם. ואם כן, מתעלמים מהם.

לוין: אתה מתאר שכל המידע שחור שחור יכול להכיל מופץ באופק. זה לא דורש את כל הווליום. אז מה יקרה בכל אזור בחלל אם תנסה לארוז הרבה יותר מידע בנפח?

SUSSKIND: לעולם לא תוכל לארוז יותר ממה שהיה קיים על פני השטח. אז אם אתה חושב שקירות החדר שלך, למשל, מרוצפים באריחים קטנים, מספיק כדי לקודד כל דבר בחלק הפנימי של החדר, אם תנסה ליצור מידע נוסף בחדר הזה, נחשו מה יקרה? זה היה יוצר חור שחור שהיה גדול יותר מהחדר. אז אי אפשר להכניס יותר מידע. וכך חייב להיות שהחדר עצמו ניתן לתיאור פרופורציונלי לשטח החדר, לא לנפח.

לוין: זה מדהים. זה אומר שלא רק החפצים האקזוטיים האלה, חורים שחורים, הם הולוגרמות, אלא כל העולם הוא הולוגרמה.

SUSSKIND: בְּדִיוּק. כפי שאמרתי, היה יותר מאדם אחד שחשב שאנחנו קצת משוגעים, אבל זה נגמר.

[לוין צוחק]

לוין: למה אנחנו לא רואים חורים שחורים מתאדים אם כל כך הרבה אנרגיה אדירה יוצאת מחורים שחורים?

SUSSKIND: סמוך לאופק זה, החלקיקים היחידים שיכולים להימלט הם אלה שנעים בצורה רדיאלית החוצה כמעט בכיוון הרדיאלי המדויק. אז זה כאילו החור השחור היה קופסה חמה מאוד, אבל עם חריר קטנטן משחרר את הקרינה. רק תת-קבוצה זעירה וזעירה זו של הפוטונים יכולה לצאת החוצה. אז אם תשאלו, כמה זמן לוקח לפוטון בודד לצאת מהחור השחור? התשובה, נניח, עבור חור שחור במסת שמש, היא בערך 10^-3 שניות. אבל זה פוטון אחד. כמה פוטונים צריכים לצאת? 10⁷⁰. אז זה תהליך מאוד מאוד מאוד איטי, פוטון אחד בכל פעם.

ככל שהחור השחור מתכווץ, התהליך מואץ. הזמן שלוקח לפוטון בודד לצאת הוא פרופורציונלי למה שנקרא זמן המעבר על פני החור השחור. זה הזמן שייקח לקרן אור לחצות את האופק של החור השחור. ככל שהחור השחור מתכווץ, הזמן הזה מתקצר יותר ויותר. אבל רק ברגע האחרון, הוא מואץ מספיק כדי ליצור את מה שקראתם לפני כן פיצוץ.

לוין: אז בסוף היקום, כשכל מה שיכול נפל לחורים שחורים, כולם יתפוצצו. ואז מה?

SUSSKIND: ובכן, אנחנו לא צריכים לחכות שהחורים השחורים האלה יתנדפו. ככל שאנו יכולים לדעת, היקום מתואר על ידי מרחב דה סיטר המתרחב באופן אקספוננציאלי. זה רק אומר שהכל הולך לעוף מכל השאר. בעוד כטריליון שנים, הדבר היחיד שיהיה ביכולתנו לזהות יהיה הגלקסיה שלנו. כל שאר הגלקסיות ייסוגו. למה שלנו לא נסוג? ובכן, כי אנחנו באמצע זה, וזה לא הגיוני לומר שזה נסוג. אבל כל האחרים כולם פשוט ייעלמו החוצה דרך אופק קוסמי. אנחנו נהיה מתים לבד.

נניח שכל המידע האסטרונומי שיש לנו על העולם אבד. ועכשיו אנחנו מחכים טריליון השנים האלה, אוסף חדש של אסטרונומים ופיזיקאים מבריקים עולה. הם הולכים להסתכל על העולם, והם הולכים להגיד, "אנחנו באמת לבד." ריקנות מחוץ לגלקסיה שלהם. איך הם ישחזרו אי פעם את הסיפור האמיתי, שהיו כל הגלקסיות האלה שפשוט התפרקו, והן שם בחוץ, אבל פשוט אין לנו גישה אליהן. אז אם תחכה כמה טריליוני שנים, זה מה שיקרה. אם תחכו יותר מזה בסדרי גודל, הכל יווצר חורים שחורים והחורים השחורים יתנדפו, ולא יהיה כלום. קצת מפחיד.

לוין: אז שאלה נוספת שיש לי היא, אם אני יכול לתאר מחדש יקום עם כוח הכבידה כיקום בממד נמוך יותר על הגבול ללא כוח הכבידה, האם זה אומר שכוח הכבידה הוא איכשהו לא אמיתי? האם כוח המשיכה אינו מהותי?

SUSSKIND: זו שאלה טובה. אבל פיזיקאים אוהבים להשתמש במילה "מתעורר", שכוח הכבידה נובע מתוך מערכת חוקים כלשהי שאינה מובנת במלואה. התיאור המכאני הקוונטי הוא פני החדר ללא כוח משיכה על פני השטח. מה שעולה מהמשוואות הקוונטיות הוא הכבידה ברובה. עכשיו, האם זה אומר שכוח המשיכה אינו אמיתי? לא הייתי מנסח את זה ככה.

לוין: המציאות מוערכת יתר על המידה.

SUSSKIND: ובכן, פשוט תעשה את שלך.

לוין: תדבר על זה איך שאתה צריך לדבר על זה.

SUSSKIND: דבר על זה כמו שאתה צריך לדבר על זה כדי לתאר את זה מדויק. כשהייתי פיזיקאי צעיר, הגישה הייתה "שתוק וחשב".

אף פעם לא אהבתי את זה. חשבתי שכדאי שתשתוק ותבין. אבל יש גבולות. אנחנו לא יכולים לדמיין מרחב ארבע-מימדי. אני לא חושב שאנחנו יכולים לדמיין את העקרונות של מכניקת הקוונטים. אנחנו יודעים איך להתמודד איתם. אנחנו יודעים לקודד אותם במתמטיקה. אבל אנחנו לא יודעים איך לעצום עיניים ולראות את העולם בצורה קוונטית.

אז אני חושב שמה שאנשים נוטים להתכוון ב"אמיתי" הוא זה שאתה יכול לדמיין כי המין שלך התפתח כדי להיות מסוגל לזהות דברים מסוימים. האם כדור בן ארבע או חמישה ממדים אמיתי? אין דבר כזה. אני עוצם את עיניי; כל מה שאני יכול לראות הוא כדור תלת מימדי. אני יכול לדמיין את זה; זה חייב להיות אמיתי. אבל אני חושב שהרעיון של מה אמיתי ומה לא אמיתי, פיזיקאי צריך לוותר על זה.

לוין: המציאות מוערכת יתר על המידה.

SUSSKIND: לא לא לא. ריאליזם מוערך יתר על המידה.

לוין: האם אתה חושב שהמפתח להבנת כוח הכבידה הקוונטי נמצא כאן בשטח של חורים שחורים?

SUSSKIND: כן, אני חושב שזה בתחום האופקים. יש עוד סוגים של אופקים מלבד אופקים של חורים שחורים. אם יש חור שחור, נניח כאן, אז אנחנו מקיפים את החור השחור, האופק הקוסמי מקיף אותנו. אז זה סוג של אופק מבפנים החוצה המקיף אותנו. כאשר דברים נעים החוצה, מתרחקים מאיתנו, בגלל התפשטות היקום, הם בסופו של דבר נופלים דרך האופק הקוסמי הזה, או שהם מתקרבים אליו בסופו של דבר, והם נעלמים מתוך מה שאנחנו יכולים לראות. אז יש עדיין חידות לגבי אופקי דה סיטר מבפנים החוצה שלדעתי אנחנו לא בהכרח קרובים לפתור עדיין, וזה מרגש. הייתי אומר שהדבר הגרוע ביותר עבור מישהו כמוני יהיה אם כל הבעיות ייפתרו.

לוין: כן.

SUSSKIND: מה אתה עושה אז?

לוין: זה יהיה מאוד משעמם.

SUSSKIND: זה יהיה מאוד משעמם. פעם אהבתי ללכת לדוג, פעם אהבתי ללכת לדוג זבובים.

לוין: אנחנו נתלה את זה על דלת המשרד שלך, "הלכתי לדוג".

[הצגות נושא]

לוין: דיברנו עם הפיזיקאי התיאורטי הנודע לני סוסקינד. לני, כל כך מקסים מצידך שהצטרפת אלינו. אני אבוא לסטנפורד בפעם הבאה.

SUSSKIND: הו, מצוין. מְעוּלֶה. טוב מאוד.

לוין: נהדר לדבר איתך. כזה תענוג.

SUSSKIND: היה מאוד נחמד לדבר איתך, יאנה.

לוין: עבר זמן רב מדי.

SUSSKIND: עבר יותר מדי זמן.

[הצגות נושא]

לוין: "השמחה של למה" הוא פודקאסט מתוך מגזין Quanta, פרסום עצמאי מבחינה עריכה הנתמך על ידי ה קרן סימונס. להחלטות המימון של קרן סימונס אין השפעה על בחירת הנושאים, האורחים או החלטות עריכה אחרות בפודקאסט זה או ב מגזין Quanta.

"השמחה של למה" מופק על ידי PRX הפקות; צוות ההפקה הוא קייטלין פאולדס, ליביה ברוק, ג'נבייב ספונסלר ומריט ג'ייקוב. המפיקה בפועל של PRX Productions היא ג'וסלין גונזלס. מורגן צ'רץ' ואדווין אוצ'ואה סיפקו סיוע נוסף.

מ מגזין Quanta, ג'ון רני ותומס לין סיפקו הדרכה עריכה, עם תמיכה ממאט קרלסרום, סמואל ולסקו, נונה גריפין, ארלין סנטנה ומדיסון גולדברג.

מוזיקת ​​הנושא שלנו היא מ-APM Music. ג'וליאן לין המציא את שם הפודקאסט. אמנות הפרק היא של פיטר גרינווד והלוגו שלנו הוא של ג'קי קינג וקריסטינה ארמיטג'. תודה מיוחדת לבית הספר לעיתונות קולומביה ולבורט אודום-ריד באולפני קורנל ברודקאסט

אני המארחת שלך, יאנה לוין. אם יש לך שאלות או הערות עבורנו, אנא שלח לנו דוא"ל לכתובת [מוגן בדוא"ל]. תודה על הקשבה.