giovedì, febbraio 14, 2013

Buchi neri: lavatrici o biblioteche?

Una delle diatribe della fisica cosmologica degli ultimi decenni del secondo millennio è stata sul ruolo dei buchi neri nel nostro universo; siccome la caratteristica essenziale dei blackhole è quella  di risucchiare tutto ciò gli capiti nei paraggi, nello specifico tutto ciò che superi l'orizzonte degli eventi (come è stato battezzato il punto di non ritorno), sorge immediata una domanda sulla fine che facciano i malcapitati, essi siano UFO o semplici raggi di luce, inghiottiti nel buco senza uscita.


E' già sbalorditivo il semplice fatto che tali questioni siano state affrontate quando l'esistenza dei buchi neri come entità cosmiche era appena stata teorizzata, ed ora che possiamo affermare con una certa sicurezza che la loro presenza sia effettiva e nemmeno tanto remota, forse abbiamo anche alcune risposte importanti; in pratica il problema riguarda una delle leggi fondamentali della fisica che ci dice che col passare del tempo il disordine nell'universo, che chiamiamo entropia, deve sempre aumentare. L'entropia è il motore stesso della nostra esistenza nel senso che è profondamente legata allo scorrere del tempo; immaginiamo una situazione in cui il disordine totale sia rappresentato da una stanza o da una montagna o dal vostro computer e capirete presto che l'unico modo di far crescere più lentamente il disordine in questi ambienti è di non toccare nulla, di non interagire: anche nella situazione migliore di nessuna interazione comunque la stanza si riempirà di polvere, la montagna vedrà erodere i crinali ed il computer (il sistema apparentemente più chiuso dei tre) sarà negli anni soggetto al degradamento della sua memoria. Ed è proprio l'informazione l'altro punto essenziale della storia, perché se l'entropia è destinata ad aumentare, l'informazione legata ad ogni sistema invece rimane costante, cioè, nell'esempio del computer, sebbene ad un certo punto una memoria si bruci, l'informazione che descriveva quello stato, se vogliamo quel bit, rimane nella stanza sotto forma di calore o altra radiazione. Quindi anche se vediamo sgretolarsi una montagna o bruciare una sedia sappiamo che le informazioni che descrivono quegli stati (la posizione delle singole particelle e le loro proprietà) saranno comunque sempre presenti nell'universo e non svaniranno mai.

I buchi neri però potrebbero mettere in discussione questa visione del cosmo: i fisici usano dire che un buco nero "non ha capelli" per esprimere il concetto di essenzialità e cioè che ogni buco nero è indistinguibile da un altro se non per alcuni pochi e definiti parametri (gli stessi in pratica che caratterizzano una singola particella); una volta che un computer cadesse all'interno del buco nero, le informazioni contenute in esso (così come le informazioni che caratterizzano le sue miriadi di particelle) che fine farebbero, se poi alla fine il buco nero ci continua ad apparire calvo? Dopo che Hawking ha scoperto la possibilità che i buchi neri potessero emettere radiazione sotto forma calore, il dilemma si è complicato ulteriormente perché tale caratteristica, associata alla "mancanza di capelli", sembrava escludere che nel buco nero si potessero celare le informazioni risucchiate, ed anzi che magari queste potessero essere ripulite e riemesse come da un enorme lavatrice cosmica.

La soluzione proposta da jakob David Bekensteine dimostrata matematicamente dallo stesso Stephen William Hawking, fu che l'informazione e l'entropia ad essa associata può essere tutta immagazzinata sulla superficie sferica dell'orizzonte degli eventi, e più in generale che tutta l'informazione contenuta in un volume chiuso, è proporzionale alla superficie che racchiude il volume stesso: quindi non solo i buchi neri potrebbero racchiudere, come un enorme biblioteca, tutta l'informazione risucchiata, ma le informazioni contenute in tutto l'universo, quelle di ogni singola particella esistente, potrebbero risiedere sul confine dell'universo stesso.

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