L'entropia di un Buco Nero

Il Giornale Online
Un modo semplice per pensare all'entropia dei buchi neri è considerare che l'entropia rappresenti la perdita di energia libera da un sistema, energia disponibile per produrre lavoro. Inutile dirlo, qualsiasi cosa tiriate in un buco nero non è più disponibile per produrre lavoro nell'universo.
Un modo semplice per pensare alla seconda legge della termodinamica è considerare che il calore non può fluire da un punto freddo ad uno caldo, fluisce solo nel modo inverso. Il risultato è che un sistema isolato dovrebbe raggiungere infine uno stato di equilibrio termico. Oppure volendo, l'entropia di un sistema isolato tenderà ad aumentare nel tempo e raggiungerà un valore massimo quando tale sistema arriverà all'equilibrio termico.

Se esprimete l'entropia matematicamente, avete un valore calcolabile e che tende ad incrementare nel tempo. Negli anni '70, Jacob Bekenstein disse che l'entropia del buco nero è un problema della fisica. Sicuramente poteva spiegarlo meglio di me, ma penso che l'idea sia che se trasferiamo improvvisamente un sistema con un valore d'entropia conosciuto, oltre l'orizzonte degli eventi di un buco nero, diviene impossibile da misurare. Questo rappresenta una violazione della seconda legge della termodinamica, dato che l'entropia di un sistema dovrebbe rimanere costante o spesso incrementare, non può sparire improvvisamente in quel modo. Quindi il modo migliore per affrontarlo è riconoscere che qualsiasi entropia possegga un sistema, viene traferita al buco nero quando il sistema vi entra. Questa è un'altra ragione per cui si può considerare che i buchi neri abbiano una entropia molto elevata.

Lanciate le vostre tessere di scarabeo in un buco nero e porteranno con sè qualsiasi valore d'entropia iniziale, che facilmente incrementerà in esso. Facilmente le tessere non diverranno solo più disorganizzate, ma si romperanno in bits nel buco nero.
Ora esiste un principio fondamentale in meccanica quantistica e richiede che l'informazione non possa essere perduta o distrutta. Si tratta più di funzioni d'onda che di tessere di scarabeo, ma teniamoci l'analogia. Non volete violare il principio di conservazione d'informazione riempendo un buco nero con le tessere di scarabeo. La loro informazione si trasferisce nel buco nero piuttosto che andare perduta e anche se le tessere sono sbriciolate in bits, l'informazione sarà ancora lì in qualche forma.
Però abbiamo un problema se dopo un tempo lunghissimo il buco nero evaporerà tramite la cosiddetta radiazione di Hawking, che nasce dalle fluttuazioni quantistiche all'orizzonte degli eventi e non ha una apparente connessione causale con i contenuti dei buchi neri.

Una soluzione favorita al problema è il principio olografico, suggerisce che qualsiasi cosa entri in un buco nero, lascia uno stampo nel suo orizzonte degli eventi, in modo tale che l'informazione sull'intero contenuto del buco nero può essere derivata dalla “superficie” dell'orizzonte degli eventi e ogni seguente radiazione di Hawking viene influenzata a livello quantistico da tale informazione, quindi la radiazione di Hawking riesce a portare l'informazione fuori dal buco nero con la sua evaporazione.
Zhang et al http://arxiv.org/abs/1102.5144 offrono un approccio e suggeriscono che la radiazione di Hawking, tramite il tunneling quantistico, porti l'entropia fuori dal buco nero e dato che ridurre entropia significa ridurre l'incertezza, questo rappresenta un netto guadagno di informazione portato fuori dal buco nero. Quindi la radiazione di Hawking non porta fuori solo l'entropia, ma anche l'informazione, dal buco nero. Però convince più dell'idea olografica? Questo non è certo…

Tradotto da Richard per Altrogiornale.org
Fonte: http://www.universetoday.com/84006/astronomy-without-a-telescope-black-hole-entropy/
Vedi: http://vacuumsingularity.wordpress.com/holofractographic-universe/

L'entropia di un Buco Nero ultima modifica: 2011-04-01T22:02:43+00:00 da Richard
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Richard

Noi siamo l’incarnazione locale di un Cosmo cresciuto fino all’autocoscienza. Abbiamo incominciato a comprendere la nostra origine: siamo materia stellare che medita sulle stelle. (Carl Sagan)