Begrip informatie in de natuurkunde

[erhoy]

In het laatste tijdschrift Natuur en Techniek las ik een artikel over zwarte gaten.

Daarin staat dat volgens Hawking alle informatie verloren gaat, als materie in een zwart gat valt.

Kan iemand precies uitleggen wat het begrip informatie inhoudt in de fysica. Gaarne met voorbeeld.

[bessie]

Informatie is datgene wat de mens kan waarnemen. Tot dusverre zijn alle zaken die wij waar kunnen nemen (licht, temperatuur, tijd, reuk, gevoel) gebonden aan materie, en dat zal in een zwart gat 'verdwijnen'.

[317070]

Klopt,

Het idee erachter is dat, doordat er informatie 'verdwenen' is uit ons universum, de mens die informatie nooit meer kan achterhalen. We zullen dus nooit in staat zijn om te zeggen welk deeltje wanneer in het zwart gat gevallen is. Hieruit volgt dat we nooit het verleden van het universum, voor het deeltje in het gat gevallen is, kunnen berekenen, want die informatie is verdwenen.

Overigens is het volgens mij niet helemaal zeker of dit wel klopt. Momenteel wordt er althans nog steeds over nagedacht of de informatie nu effectief onbereikbaar en/of verdwenen is. Voor meer info: http://en.wikipedia.org/wiki/Black_hole_information_paradox

[bessie]

OK, dan heb ik het te simplistisch opgevat.... ben blijkbaar geen genie. Vraagje: is het verdwijnen van de informatie niet gewoon het omgekeerde van het ontstaan van het heelal? De toestand van het heelal, met zijn materie, voor de oerknal is ook niet bekend, toch? Ofwel, een zwart gat is een heelal-vernietiger?

Er zijn meerdere zwarte gaten en maar één oerknal, dus het heelal ontstaat op één plaats en verdwijnt op meerdere?

[317070]

De toestand van het heelal, met zijn materie, voor de oerknal is ook niet bekend, toch?

There is no sucht thing as "voor de oerknal". Ook was de oerknal op alle plaatsen tegelijk. (er was toen weliswaar nog niet veel plaats/ruimte)

Maar je analogie als heelal-vernietiger kan ik wel volgen. Er is inderdaad iets voor te zeggen dat een zwart gat een eindpunt van het universum (op die plaats) is. Voor een deeltje dat in het gat volgt ziet het er alvast zo uit. MAAR ook zwarte gaten verdampen, en dat is een beetje in tegenspraak met de analogie. Het is dus niet helemaal hetzelfde.

Maar we weten nu wel al dat ook zwarte gaten uiteindelijk verdampen (via de Hawking-straling). De hamvraag is of alle informatie die ooit in het zwart gat gevallen is, er terug uit komt na de verdamping, of niet? En zo ja, hoe ze er dan uit komt en hoe ze precies in het zwarte gat 'opgeslagen' lag.

[erhoy]

Klopt,

Het idee erachter is dat, doordat er informatie 'verdwenen' is uit ons universum, de mens die informatie nooit meer kan achterhalen. We zullen dus nooit in staat zijn om te zeggen welk deeltje wanneer in het zwart gat gevallen is. Hieruit volgt dat we nooit het verleden van het universum, voor het deeltje in het gat gevallen is, kunnen berekenen, want die informatie is verdwenen.

Overigens is het volgens mij niet helemaal zeker of dit wel klopt. Momenteel wordt er althans nog steeds over nagedacht of de informatie nu effectief onbereikbaar en/of verdwenen is. Voor meer info: http://en.wikipedia.org/wiki/Black_hole_information_paradox

Toch even verder met vragen:

Als materie verbrandt, verdwijnt er toch ook informatie?

Of gebeurt dat alleen (volgens Hawking) in een zwart gat?

Is er een fysische wet van behoud van informatie?

[317070]

Toch even verder met vragen:

Als materie verbrandt, verdwijnt er toch ook informatie?

Nee, als materie verbrandt, verdwijnt er niets, het ondergaat alleen maar chemische reacties. Je hebt echter nog steeds rook en as enz.

Of gebeurt dat alleen (volgens Hawking) in een zwart gat?

Niet alleen. Misschien verdwijnt er in de quantummechanica ook informatie, of zijn er nog andere dingen. Maar zwarte gaten zouden toch een van de eerste dingen zijn waar dat het geval is.

Is er een fysische wet van behoud van informatie?

Neen, die is er inderdaad niet expliciet. Want het kan inderdaad effectief zijn dat er informatie kan verdwijnen (bv via zwarte gaten).

Maar in het algemeen gaat men er op macroscopische schaal van uit dat als je de toestand van het heelal nu perfect kent, men ook het volledige verleden (en toekomst) kan bepalen. Tenminste, als er geen informatie kan verdwijnen.

Dat er nu informatie zou kunnen verdwijnen is dus raar. Want dat zou de eerste maal zijn dat zoiets gebeurt. Er is namelijk wel behoud van energie, impuls, rotatie-impuls, enz. Maar als er geen behoud van informatie is, komen die misschien ook in 'gevaar'.

[erhoy]

Nee, als materie verbrandt, verdwijnt er niets, het ondergaat alleen maar chemische reacties. Je hebt echter nog steeds rook en as enz.

Maar in het algemeen gaat men er op macroscopische schaal van uit dat als je de toestand van het heelal nu perfect kent, men ook het volledige verleden (en toekomst) kan bepalen. Tenminste, als er geen informatie kan verdwijnen.

Via de chemische reacties verandert de materie, dus verdwijnt er inderdaad geen materie.

Maar het gaat hierover informatie. (Voor mij nog steeds een moeilijk begrip).

Of moet je zeggen als je de tijd omkeert krijg je volgens normale fysische wetten de uitgangs situatie weer terug.

En dus ook de oorspronkelijke informatie. Dus die is terug te halen.

(Ik zou dan opnieuw in de moederschoot terecht kunnen komen).

Als de tijdomkering hierbij een essentiële rol speelt, hoe zit het dan bij een zwart gat?

Kan de materie dan weer in zijn oorspronkelijke vorm eruit komen?

Maar niets kan ontsnappen uit het zwarte gat ????

[317070]

Als de tijdomkering hierbij een essentiële rol speelt, hoe zit het dan bij een zwart gat?

Kan de materie dan weer in zijn oorspronkelijke vorm eruit komen?

Maar niets kan ontsnappen uit het zwarte gat ????

Exact, en dat is precies het discussiepunt. Er kan wel straling komen uit een zwart gat, (namelijk straling die net op de rand van het zwart gat ontstaat. Google op Hawkingstraling). De discussie is of die straling alle informatie bevat, of niet.

[erhoy]

Exact, en dat is precies het discussiepunt. Er kan wel straling komen uit een zwart gat, (namelijk straling die net op de rand van het zwart gat ontstaat. Google op Hawkingstraling). De discussie is of die straling alle informatie bevat, of niet.

Moderator bedankt voor al je reacties.

Als ik voortaan in natuurkunde-artikelen tegenkom de term "behoud van informatie", dan neem ik simpel aan dat

bedoeld wordt, dat bij tijdsomkering de oorspronkelijke situatie weer terugkeert volgens de geaccepteerde fysische wetten.

[thermo1945]

Ik heb toch een wat andere kijk op de zaak.

Alle informatie die ons uit het heelal bereikt komt binnen door elektromagnetische straling of door deeltjesstraling, samen kortweg straling genoemd.

Als er informatie verdwijnt, betekent dat, dat een deel van de straling niet meer bij de aarde kan komen, ongeacht de oorzaak daarvan.

[erhoy]

Ik heb toch een wat andere kijk op de zaak.

Alle informatie die ons uit het heelal bereikt komt binnen door elektromagnetische straling of door deeltjesstraling, samen kortweg straling genoemd.

Als er informatie verdwijnt, betekent dat, dat een deel van de straling niet meer bij de aarde kan komen, ongeacht de oorzaak daarvan.

Thermo1945: Vind je je andere kijk strijdig met de eerder gemaakte beschouwing?

[bessie]

Ik denk niet dat thermo nog kan antwoorden. Ik geloof persoonlijk niet dat zijn post erg veel hout snijdt, want informatie en straling hebben niet zoveel met elkaar te maken als hij beweert. Alleen al op mijn simplistische nivo kan ik zien dat informatie zoals chemische samenstelling en zelfs plaatsbepaling niets met straling te maken heeft.

Wat ik begrijp van het Hawkingverhaal houdt in dat de informatie betrekking heeft op de wijze waarop de materie en energie zoals we die nu waarnemen zo is geworden als hij nu is, of nog gaat worden. Ofwel een oorzaak-gevolg relatie. Ik kan me niet voorstellen dat die verbanden alleen door straling worden bepaald, noch dat elke toestandsverandering gepaard moet gaan met uitgezonden straling (dus ook energie). Immers ook een proces dat energie oplevert verandert de toestand van het heelal, en als dat ook nog straling uit moet zenden komt het behoud van energie wel erg snel om de knel.

[erhoy]

Ik ben toch nog bezig met het begrip informatie in de fysica.

Bestaat er een fysische grootheid voor informatie, zoal bv voor energie, kracht,

entropie, golffunctie, etc.

Zo ja: bestaat er ook een fysische wet/formule, waarin deze fysische grootheid voorkomt.

Zo ja: dan ben ik nieuwsgierig.

Zo neen: dan moeten we wellicht niet meer de kreet informatie in de fysica gebruiken.

[317070]

Ik ben toch nog bezig met het begrip informatie in de fysica.

Bestaat er een fysische grootheid voor informatie, zoal bv voor energie, kracht,

entropie, golffunctie, etc.

Zo ja: bestaat er ook een fysische wet/formule, waarin deze fysische grootheid voorkomt.

Zo ja: dan ben ik nieuwsgierig.

Zo neen: dan moeten we wellicht niet meer de kreet informatie in de fysica gebruiken.

Ja, entropie.

Een interessante link in dat opzicht: http://en.wikipedia.org/wiki/Entropy_in_th...ormation_theory

Men ziet het verband wel, maar zo duidelijk is ze niet. Informatie is ook eerder een recent begrip in de fysica, en is als dusdanig nog niet helemaal begrepen. Maar wegsmijten is wel een beetje drastisch, ze heeft zeker nut, zoals in het holografisch principe bijvoorbeeld.

Maar er is inderdaad discussie of dit alleen maar leuke analogieën zijn, of ze ook echt een fysische betekenis vormen.