Hoe zwarte gaten het kopieerverbod ontduiken

Een deleted scene van mijn artikel over zwarte gaten, firewalls en de informatieparadox uit KIJK 12/2013, die ik met pijn in het hart heb weggelaten om niet te ver over het voorgeschreven aantal woorden heen te gaan. Hierbij alsnog dit naar mij idee toch wel intrigerende aspect van het verhaal. (Voor wie het KIJK-artikel voor zijn neus heeft liggen: dit tekstfragment stond oorspronkelijk halverwege de rechterkolom op pagina 35.)

Wetenschappers nemen aan dat de informatie van iets wat in een zwart gat verdwijnt er via de zogenoemde hawkingstraling weer uitkomt – zo niet, dan komt de quantummechanica in het gedrang. Maar als je een zwart gat zijn informatie laat ‘uitstralen’, lijk je een ander probleem te creëren voor de quantummechanica.

Dat zit zo. Stel, jij valt in een zwart gat. Als je de horizon passeert, waar de hawkingstraling ontstaan, wordt op dat moment de informatie die jij behelst gecodeerd in die straling en het heelal ingezonden. Maar jijzelf bestaat daarna nog gewoon – en neemt diezelfde informatie dus met je mee het zwarte gat in. Daardoor is de informatie in feite gekopieerd.

Hoezo is dat een probleem? In de quantummechanica geldt het onzekerheidsprincipe van Heisenberg. Dat stelt dat je bepaalde eigenschappen, bijvoorbeeld de plaats en de snelheid van een deeltje, nooit tegelijk met hoge precisie kunt meten. Weet je heel goed waar een deeltje zich bevindt? Dan heb je maar een heel vaag idee van zijn snelheid. Heb je de snelheid heel goed weten te bepalen? Dan is de locatie van het deeltje weer heel wazig.

Stel nu dat je de quantuminformatie van een deeltje zou kopiëren, dan kun je Heisenberg daarmee ontduiken. Je kunt dan namelijk bij kopie nummer één de plaats meten, en bij kopie nummer twee de snelheid, en ze zo toch allebei te weten komen. De onmogelijkheid om dat te doen, zit gevat in het no-cloning theorem – het quantummechanisch kopieerverbod.

Gelukkig is er een uitweg. Je kunt namelijk stellen dat iemand die in een zwart gat valt daarna nooit meer contact kan zoeken met iemand die buiten het zwarte gat hawkingstraling opvangt en decodeert. Daardoor kunnen de ‘valler’ en de ‘decodeerder’ hun aantekeningen nooit naast elkaar leggen en dus ook nooit constateren dat er aan de grens van het zwarte gat informatie is gekopieerd. En daarom, zo redeneerde natuurkundige Leonard Susskind, wordt het kopieerverbod in dat geval niet op een waarneembare manier geschonden.

KIJK 12/2013, met mijn artikel over zwarte gaten, is nog hier te bestellen.

Geef een reactie

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd. Verplichte velden zijn gemarkeerd met *