sciencetalk

Het zwarte gat en informatie,

Is een zwart gat zwart, omdat “zelfs fotonen niet aan de zwaartekracht kunnen ontsnappen", zoals men in de boeken leest? Waarom zouden die fotonen moeten ontsnappen heb ik me al afgevraagd. Zoals badwater in een gat verdwijnt, zonder terug te spatten, zou het toch ook kunnen dat de fotonen gewoon verdwijnen en ergens anders naartoe gaan, naar een ander heelal bijvoorbeeld. Het zwarte gat zou daar dan waargenomen worden als een wit gat. Dit zou dan wel een heelal moeten zijn met een grotere zwaartekracht, waar de fotonen uit ons heelal naartoe gezogen worden.

Nu is er natuurlijk een probleem. Ik geloof namelijk niet dat een zwart gat een gat is in een horizontaal vlak. Het is waarschijnlijk bolvormig. Relatief klein, vergeleken met bv. de omvang van de Melkweg, maar desalniettemin een bol. Dit impliceer dat de fotonen opgenomen worden, maar niet uit die bol verdwijnen. Dit kan enkel als de afmetingen van de ruimtetijd daar merkelijk kleiner zijn, en de zwaartekracht groter. Wat gebeurt er nu als Allice in een zwart gat tuimelt? Ze wordt kleiner, maar alles om haar heen wordt kleiner, en de tijd wordt korter, maar daar merkt ze niets van, want ze is ook meer dan microscopisch kleiner. Wat ze wel kan beredeneren is dat informatie niet verloren gaat. Is dit de oorzaak van de roodverschuiving die ze waarneemt?? Ja, want de waarnemer wordt steeds kleiner.

Sorry cock, maar je maakt zoveel rare conclusies en foute veronderstellingen dat ik niet meer weet waar beginnen

Dag 31 70 70

De tekst is een sneuveltekst, die even buiten de begane paden gaat, Kritiek is dus meer dan welkom. Maar u schrijft:

dat ik niet meer weet waar beginnen

Mag ik u een suggestie doen: wat vind u van de bolsymetrische vorm van het zwarte gat, dat ik hier voorstel. Ook de manier waarop men in zo een driedimensionaal "gat" valt, met in acht name van de tijdsdimensie, zou denk ik het overdenken waard zijn. Ook de al dan niet waargenomen roodverschuiving door een "verkleinende" waarnemer kan stof voor discussie geven.

Wat is eigenlijk het probleem met het verdwijnen van informatie? Wanneer je een brief in de open haard gooit verdwijnt er toch ook informatie?

Bartjes schreef: ↑di 01 apr 2014, 17:25
Wat is eigenlijk het probleem met het verdwijnen van informatie? Wanneer je een brief in de open haard gooit verdwijnt er toch ook informatie?

klopt niet, er ontstaat as, rook en er komt warmte vrij. Informatie wordt dus omgezet, het verdwijnt niet. Daarom is het zo interessant wat er gebeurt met alles wat in een zwart gat komt. Waar blijft alle massa?

Momp schreef: ↑di 01 apr 2014, 18:20
klopt niet, er ontstaat as, rook en er komt warmte vrij. Informatie wordt dus omgezet, het verdwijnt niet. Daarom is het zo interessant wat er gebeurt met alles wat in een zwart gat komt. Waar blijft alle massa?

Weddenschap: ik schrijf een brief en werp die in de open haard, aan jou om aan te geven hoe je - in principe - de inhoud van die brief kunt achterhalen aan de hand van de ontstane as, rook en warmte. Wanneer er geen informatie verloren gaat, zou dat - opnieuw in principe - moeten kunnen.

Wellicht dat je in een deterministisch heelal - in principe - terug zou kunnen rekenen, maar wat als kwantummechanisch toeval echt toevallig is?

Bartjes, je vroeg:

Wat is eigenlijk het probleem met het verdwijnen van informatie?

Het interessante aan het niet verdwijnen van informatie is, dat de geschiedenis zich in principe weer kan herhalen, als de pijl van de tijd zich weer omkeert (entropie als "richting" wordt dan omgekeerd), en zich daarna weer omkeert enz.... Bv. Er ontstaat een big bang, en daarna een big crunch en dan weer een big bang etc.., en alles herhaalt zich identiek, ook jijzelf.

- Het gevolg hiervan zou zijn dat je een soort "avatar" bent. Maar dit is natuurlijk enorm speculatief, maar wel een leuke idee, (voor sommigen minder leuk), en zeker verdere wetenschappelijke exploratie waard. De vrije wil kan men dan wel vergeten, volgens sommige bronnen. Maar het zou ook kunnen (in het geval van deze wonderlijke hypothese) dat de mensheid haar eigen toekomst kan bepalen, niet alleen in dit leven, maar ook in een volgend leven. De mensheid kan immers tot op zekere hoogte zijn eigen levensloop bepalen, niet zozeer als individu, maar wel degelijk als soort.

- Dit is een doorgedreven vorm van gnosticisme én spiritueel humanisme, waar natuurfilosofie (natuurkunde) de religie ontmoet. Maar.als alles afhangt van het toeval, kan bovenstaande wonderlijke hypothese natuurlijk niet. Maar deze ideeën zitten wel degelijk in het achterhoofd van sommige wetenschappers, en bepalen mee de verbetenheid van de discussie "toeval versus determinisme".

Wellicht dat je in een deterministisch heelal - in principe - terug zou kunnen rekenen, maar wat als kwantummechanisch toeval echt toevallig is?

Dan zou je nog verwachten dat de 'informatie' enkel maar kan toenemen. Dat is de tweede wet van de thermodynamica uitgedrukt in termen van informatie. De entropie (=informatie) van een gesloten systeem kan niet afnemen.

http://en.wikipedia...._thermodynamics

Als informatie verdwijnt in een zwart gat, dan schendt een gesloten systeem met een zwart gat erin de tweede wet van de thermodynamica. Die wet lijkt nochtans heel erg fundamenteel te zijn, fundamenteler dan de algemene relativiteit zelfs.

't Hooft en Susskind hielden zich bezig met het holografisch principe en de wet op behoud van informatie / 2e wet thermodynamica. Informatie mag ingevolge deze wet, ook bij 'verdwijnen' van materie / energie in een black hole niet verloren gaan.

Dat kan je op verschillende manieren beschrijven, een mogelijk inzichtelijke manier is:

Alles dat in het black hole 'verdwijnt' zal naarmate de waarnemingshorizon wordt genaderd voor de buitenwacht trager en trager bewegen totdat vrijwel op de horizon aangekomen het voor eeuwig bevroren is, omdat de eigentijd van het object voor de buitenwacht stil staat. Dus alles dat ooit bij de waarnemingshorizon van een black hole aankomt moet een tweedimensionale 'holografische afbeelding' bij de waarnemingshorizon opleveren. De informatie verdwijnt niet uit ons heelal.

Zoals 't Hooft het zegt: Als ik een black hole een theepot gooi en in het andere een schoen, dan mag de uitkomst niet zijn dat de twee black holes hierna (nog) hetzelfde zijn.

Niet dat de schoen of de theepot ooit nog herkenbaar is, of dat we zelfs maar weten waar het noodzakelijke verschil tussen de black holes zich feitelijk ophoudt, maar verschil in input kan volgens kwantummechanische principes nimmer leiden tot een resultaat waarbij dat verschil niet meer bestaat, en de informatie echt verdwenen is.

Het kleinste oppervlak dat informatie kan bevatten is een vierkante Plancklengte, een 'Planck pixel' (2,56.10^-70 m²) die een 'Planck-bit' kan bevatten. Het oppervlak van de waarnemingshorizon uitgedrukt in Plankpixels moet dus alle informatie kunnen bevatten over alles dat ooit in het black hole is terechtgekomen.

Een black hole kan dus niets meer of minder bevatten dan op de waarnemingshorizon beschreven kan worden.

Fred Kappetijn heeft er op dit forum een column aan gewijd: klik

Zie ook deze sessie van het World Science Forum over 'The Universe as a Hologram' met John Hockenberry Leonard Susskind, Gerard 't Hooft, Herman Verlinde en Raphael Bousso.

Verbijsterd! In het filmpje wordt voortdurend herhaald dat het een fundamenteel principe van de natuurkunde zou zijn dat informatie niet kan verdwijnen. Voor mij is het volstrekt duidelijk dat er in onze wereld voortdurend informatie verdwijnt. Vergankelijkheid is een basiskenmerk van het wereldgebeuren. De entropiewet vormt daar juist een bevestiging van. Ik kon het dan ook niet opbrengen het filmpje helemaal uit te kijken.

Voor mij is het volstrekt duidelijk dat er in onze wereld voortdurend informatie verdwijnt.

Informatie en massa-energie zijn hetzelfde. Informatie-massa-energie. Zie bijvoorbeeld dit:

http://physicsworld....erted-to-energy

http://en.wikipedia....ion_is_physical

Dus als informatie verdwijnt, dan wordt ook behoud van energie geschonden. Zie ook de tweede wet van de thermodynamica. Als entropie spontaan uit een systeem verdwijnt, is dat equivalent aan het verdwijnen van energie uit het systeem.

Ik hoop dat je er ondertussen al van overtuigd bent dat als je een brief in brand steekt, dat haar massa niet verdwijnt. Wel, haar informatie verdwijnt even contra-intuïtief ook niet. (Al is dat laatste meer een open probleem in de wetenschap).

317070 schreef: ↑wo 02 apr 2014, 19:25
Informatie en massa-energie zijn hetzelfde. Informatie-massa-energie. Zie bijvoorbeeld dit:

http://physicsworld....erted-to-energy

http://en.wikipedia....ion_is_physical

Dat begrijp ik niet.

Dus als informatie verdwijnt, dan wordt ook behoud van energie geschonden. Zie ook de tweede wet van de thermodynamica. Als entropie spontaan uit een systeem verdwijnt, is dat equivalent aan het verdwijnen van energie uit het systeem.

Als je een vol en een leeg vat met gas met elkaar verbindt zal het gas zich in eerste instantie over de twee vaten verspreiden waarna er fluctuaties rond die evenwichtstoestand optreden. De entropie neemt in eerste instantie toe. Als je echter lang genoeg wacht (in dit geval héél lang) zal er zo nu en dan opnieuw een situatie optreden waarbij alle gas in het ene vat zit en geen gas in het andere. Het zal dus zo nu en dan gebeuren dat de entropie afneemt, maar zonder dat daarbij energie verdwijnt.

Ik hoop dat je er ondertussen al van overtuigd bent dat als je een brief in brand steekt, dat haar massa niet verdwijnt. Wel, haar informatie verdwijnt even contra-intuïtief ook niet. (Al is dat laatste meer een open probleem in de wetenschap).

Massabehoud is mij bekend, maar informatiebehoud niet. En ik begrijp ook niet hoe je het een uit het ander kunt afleiden. Het doet mij te veel aan het Grote Boek van Sinterklaas denken, waarin alles wat er gebeurt voor eeuwig wordt opgetekend. Overigens zou het behoud van de informatie van een verbrande brief geen open probleem zijn als het al duidelijk was dat informatie nooit verloren gaat.

Om het concreet te maken:

Chemische reacties zoals verbranding zijn kwantumverschijnselen. Zulke processen zijn volgens de gangbare opvattingen niet strikt gedetermineerd. Het resultaat van de verbranding bevat daarom niet meer alle informatie over de beginsituatie. Dus een deel van de informatie over de brief gaat bij verbranding verloren.

Dag Anton, dank voor uw verwijzingen, ik zal ze met interesse bekijken, ook die van "the universe as an hologram" die ik al eens gezien heb. Maar eerst wou ik u het volgende probleem voorleggen.

Het kleinste oppervlak dat informatie kan bevatten is een vierkante Plancklengte, een 'Planck pixel' (2,56.10^-70 m²) die een 'Planck-bit' kan bevatten.

. schrijft u, en dit wordt bij mijn weten, vrij algemeen onderschreven,

Maar, er mag dan in ons heelal een kleinste oppervlakte bestaan voor een pixel (waarom geen kleinste kubus?), toch zijn groot en klein zijn relatieve begrippen. Het lezen van informatie, én de kleinste afmeting, hangen af van de waarnemer, en de fysica geldig in dit heelal (de structuur van bv. het atoom of ruimtebits). In theorie echter kan alles kleiner, en is klein en groot relatief. Denk aan een infinitisimaal in de wiskunde. Als we een kleinste pixel bedenken, dan kunnen we ons ook een heelal voorstellen waar de atomen en de waarnemers kleiner zijn en zich kleinere "kleinste" informatiepixels kunnen voorstellen (die schaalverkleining kunnen we ons zelfs voorstellen in discrete stappen).

Ik stel me voor dat in het algemeen de kleinste eenheid, de eenheid is, waar het kleinste verschil bestaat tussen + en - in een energetische systeem. In de veronderstelling dat dit verschil niet kan verdwijnen in een soort allesomvattende monopool zonder tegenpool (dus een soort nul, en het einde van alles). We hebben het er al eens over gehad toen ik schreef dat iets zonder energie (eigenlijk zonder energetisch verschil) ophoudt te bestaan)..

Het doet mij te veel aan het Grote Boek van Sinterklaas denken, waarin alles wat er gebeurt voor eeuwig wordt opgetekend.

schrijft Bartjes.

- Maar alles wat gebeurt heeft zijn gevolgen, en die gevolgen zijn volgens de klassieke fysica gedetermineerd. De vraag is of het toeval een rol speelt in de gevolgen zoals, naar ik meen, de moderne kwantumfysica postuleert. Indien dit postulaat fout is, dan bevatten de gevolgen alle informatie over het gebeuren. M.a.w. als een identieke brief, onder identieke omstandigheden verbrand wordt, dan zal die altijd op dezelfde manier verbranden, en kan men uit de gevolgen, de gebeurtenis (het proces van verbranding en de toestand voor de verbranding) afleiden. Dus de kernvraag blijft: hebben dezelfde oorzaken dezelfde gevolgen?

- Volgens de moderne theorieën niet,en speelt op kwantumvlak het toeval een rol. Maar ik blijf het er intuïtief moeilijk mee hebben.

- Dus niet het boek van Sinterklaas, maar de mogelijkheid om uit de gevolgen al dan niet de begincondities af te leiden. Het boek van sinterklaas is dus eigenlijk al dan niet te lezen in de gevolgen..