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Preservazione dell’informazione e previsioni meteo per i buchi neri – l’abstract del documento di Stephen Hawking che ha scombussolato il mondo della Fisica.

Uno stupido che cammina va più lontano di dieci intellettuali seduti (Jacques Séguéla)

Il giornalista è stimolato dalla scadenza. Scrive peggio se ha tempo. (Karl Kraus)

hawkingdi S. W. Hawking
(postato il 22 Gen 2014)

È stato suggerito che la soluzione del paradosso dell’informazione per i buchi neri che emettono radiazione (1), sia che questi buchi sarebbero circondati da protezioni (firewalls), dardi di radiazioni che muovono verso l’esterno e che distruggerebbero qualsiasi osservatore in procinto di precipitare dentro. Tali protezioni violerebbero l’invarianza CPT della gravità quantica (2) e sarebbero da escludersi per altre motivazioni. Viene proposta dunque una nuova soluzione del paradosso, cioè che il collasso gravitazionale produca “orizzonti” apparenti ma nessun orizzonte degli eventi (3) oltre il quale l’informazione verrebbe persa. Questa soluzione viene supportata dalla corrispondenza ADS-CFT (4) ed è la sola soluzione del paradosso compatibile con CPT. Il collasso che porta alla creazione di un buco nero sarebbe generalmente caotico e il CFT-duale sul limite dell’ADS sarebbe turbolento. Così, come avviene per le previsioni del tempo sulla Terra, l’informazione verrebbe persa ma non ci sarebbe alcuna perdita di unitarietà.

1) Il paradosso dell’informazione del buco nero (in inglese black hole information paradox) risulta dalla combinazione della meccanica quantistica e relatività generale. Implica che l’informazione fisica potrebbe “sparire” in un buco nero, permettendo a molti stati fisici di evolvere nello stesso identico stato. Questo è un argomento controverso poiché esso viola una dottrina comunemente accettata — che in linea di principio l’informazione totale riguardo a un sistema fisico in un punto temporale determinerebbe il suo stato in ogni altro tempo.

2) La simmetria CPT è la simmetria fondamentale delle leggi fisiche sotto trasformazioni che riguardano le inversioni simultanee di Carica, Parità e Tempo. Ad oggi è considerata l’unica simmetria discreta esatta della natura. Nel 1950 fu individuata la possibilità di violazione della simmetria di parità ad opera di alcuni fenomeni che coinvolgevano i campi di interazione nucleare debole e vi sono dati certi di violazione della simmetria di carica e di tempo. Per un breve periodo di tempo, si pensò che la simmetria CP potesse essere conservata in tutti i fenomeni fisici ma ben presto ci si rese conto che non era così. Vi è un teorema che fa derivare la conservazione della simmetria CPT per tutti i fenomeni fisici assumendo la correttezza delle leggi quantistiche.

La simmetria CPT implica che un’immagine speculare del nostro universo con tutti gli oggetti aventi momenti e posizioni riflessi come da uno specchio immaginario (corrispondente all’inversione della parità), con tutta la materia sostituita da antimateria (corrispondente all’inversione della carica) e tempo che scorre all’indietro, evolverà esattamente come il nostro universo. In ogni istante i due universi sono identici e la trasformazione CPT può trasformare l’uno nell’altro. La simmetria è riconosciuta essere una proprietà fondamentale delle leggi fisiche.

3) Un orizzonte degli eventi è, nell’accezione più diffusa, un concetto collegato ai buchi neri, una previsione della relatività generale. È definita come la superficie limite oltre la quale nessun evento può influenzare un osservatore esterno.

4) La corrispondenza AdS/CFT (acronimo di Anti de Sitter/Teoria di campo conforme) è la supposta equivalenza tra una teoria delle stringhe o supergravità definita in un certo tipo di spazio, prodotto tra uno spazio Anti de Sitter ed una varietà chiusa, ed una teoria di campo conforme definita sulla frontiera conforme dello spazio stesso, avente dimensione inferiore. È la migliore realizzazione del principio olografico, un’ipotesi circa la gravità quantistica originariamente proposta da Gerardus ‘t Hooft e sostenuta e sviluppata da Leonard Susskind.

La corrispondenza AdS/CFT è stata proposta per la prima volta da Juan Maldacena sul finire del 1997 ed alcune delle sue proprietà sono state ben presto chiarite in un articolo di Edward Witten ed in un altro di Gubser, Klebanov e Polyakov. Nel giro di 5 anni l’articolo di Maldacena ha avuto ben 3000 citazioni ed è considerato uno dei maggiori sforzi concettuali nella fisica teorica degli anni ’90.

Translated into Italian by Rina Brundu, on the 1st of March 2014, in Dublin.

Traduzione italiana di Rina Brundu – Nota: chiedo venia qualora si sia perso qualcosa nell’usage di termini tecnici molto specifici.

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Il post in lingua originale.

Information Preservation and Weather Forecasting for Black Holes

Authors: S. W. Hawking
(Submitted on 22 Jan 2014)

Abstract: It has been suggested [1] that the resolution of the information paradox for evaporating black holes is that the holes are surrounded by firewalls, bolts of outgoing radiation that would destroy any infalling observer. Such firewalls would break the CPT invariance of quantum gravity and seem to be ruled out on other grounds. A different resolution of the paradox is proposed, namely that gravitational collapse produces apparent horizons but no event horizons behind which information is lost. This proposal is supported by ADS-CFT and is the only resolution of the paradox compatible with CPT. The collapse to form a black hole will in general be chaotic and the dual CFT on the boundary of ADS will be turbulent. Thus, like weather forecasting on Earth, information will effectively be lost, although there would be no loss of unitarity.

Subjects: High Energy Physics – Theory (hep-th); General Relativity and Quantum Cosmology (gr-qc)

——- Fonte http://arxiv.org/abs/1401.5761

Video link all’intervento di Stephen Hawking durante la lecture organizzata da nature.com, due giorni dopo la pubblicazione dello scritto dello scienziato britannico.

[Nature] Stephen Hawking: “There are no black holes”

Featured image, Stephen W. Hawking.

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