Das Informationsparadoxon Schwarzer Löcher

Wirf ein Buch in ein Feuer, und es verbrennt. Im Prinzip steckt seine Information aber noch in Rauch und Asche. Bei einem Schwarzen Loch ist das anders, und genau das ist das Problem.

Was Information in der Physik bedeutet

In der Physik ist Information mehr als Text. Sie beschreibt den genauen Zustand eines Systems. Eine Grundregel der Quantenmechanik besagt: Dieser Zustand kann sich wandeln, aber nie verloren gehen.

Aus dem Jetzt lässt sich theoretisch die Vergangenheit rekonstruieren. Information ist also unzerstörbar. Das galt lange als sicher.

Wo der Widerspruch entsteht

Stephen Hawking zeigte 1974, dass Schwarze Löcher über die Hawking-Strahlung langsam verdampfen. Diese Strahlung schien rein zufällig zu sein und keine Information zu tragen.

Wenn das Schwarze Loch am Ende verschwindet, wäre die Information weg. Damit stünde Hawkings Rechnung gegen die Quantenphysik. Beide können nicht zugleich recht haben.

Die berühmte Wette der Physiker

Wie ernst der Streit war, zeigt eine Wette von 1997. Stephen Hawking und Kip Thorne hielten dagegen, John Preskill setzte auf den Erhalt der Information. Der Einsatz war eine Enzyklopädie.

2004 lenkte Hawking ein und gab Preskill recht. Er übergab ihm eine Baseball-Enzyklopädie, aus der man Information leicht herausholen kann. Der Schritt galt als Wende in der Debatte.

Mögliche Auswege

Viele Physiker vermuten heute, dass die Information doch erhalten bleibt. Vielleicht ist sie fein in der Strahlung kodiert. Vielleicht steckt sie am Rand des Schwarzen Lochs, wie es das holografische Prinzip nahelegt.

Eine vollständige Antwort gibt es nicht. Doch genau dieser Streit treibt die Forschung an einer tieferen Theorie voran.

Was die Strahlungskurve verraten könnte

In den letzten Jahren rückte die sogenannte Page-Kurve in den Fokus. Sie beschreibt, wie die Information im Lauf der Verdampfung wieder austreten müsste, wenn die Quantenphysik recht behält.

Neue Rechnungen mit Methoden der Stringtheorie liefern tatsächlich diese Kurve. Viele sehen darin ein starkes Indiz, dass die Information am Ende doch entkommt.

Warum das Paradoxon so wichtig ist

Es verbindet Schwerkraft, Quantenphysik und Information in einer einzigen Frage. Damit steht es im Zentrum der Idee von Information als Realität, dem roten Faden von cosmosfrombit.

Wer das Paradoxon löst, verknüpft womöglich die beiden großen Theorien der Physik. Genau deshalb gilt es als einer der wichtigsten offenen Punkte überhaupt.