Cara mudah untuk berpikir tentang entropi lubang hitam adalah dengan mempertimbangkan bahwa entropi mewakili hilangnya energi bebas - yaitu, energi yang tersedia untuk melakukan pekerjaan - dari suatu sistem. Tak perlu dikatakan, apa pun yang Anda lemparkan ke lubang hitam tidak lagi tersedia untuk melakukan pekerjaan apa pun di alam semesta yang lebih luas.
Cara mudah untuk memikirkan hukum kedua termodinamika (yang merupakan tentang entropi) adalah dengan mempertimbangkan bahwa panas tidak dapat mengalir dari lokasi yang lebih dingin ke lokasi yang lebih panas - ia hanya mengalir ke arah lain. Akibatnya, setiap sistem yang terisolasi pada akhirnya harus mencapai keadaan kesetimbangan termal. Atau jika Anda suka, entropi dari sistem yang terisolasi akan cenderung meningkat dari waktu ke waktu - mencapai nilai maksimum ketika sistem itu mencapai kesetimbangan termal.
Jika Anda mengekspresikan entropi secara matematis - itu adalah nilai yang dapat dihitung dan nilai yang cenderung meningkat seiring waktu. Pada tahun tujuh puluhan, Jacob Bekenstein menyatakan entropi lubang hitam sebagai masalah bagi fisika. Tidak diragukan lagi dia bisa menjelaskannya jauh lebih baik daripada saya, tetapi saya pikir idenya adalah bahwa jika Anda tiba-tiba mentransfer sistem dengan nilai entropi yang diketahui melewati cakrawala peristiwa lubang hitam, ia menjadi tak terukur - seolah-olah entropinya menghilang. Ini merupakan pelanggaran hukum kedua termodinamika - karena entropi suatu sistem sebaiknya tetap konstan - atau lebih sering meningkat - tiba-tiba tidak bisa turun seperti itu.
Jadi cara terbaik untuk mengatasinya adalah dengan mengakui bahwa apapun entropi yang dimiliki sistem ditransfer ke lubang hitam ketika sistem masuk ke dalamnya. Ini adalah alasan lain mengapa lubang hitam dapat dianggap memiliki entropi yang sangat tinggi.
Kemudian kita sampai pada masalah informasi. Kalimat Rubah cokelat cepat melompati anjing malas adalah sistem yang sangat direkayasa dengan tingkat entropi yang rendah - sambil menarik 26 ubin dari set scrabble dan meletakkannya namun mereka memberikan objek yang diurutkan secara acak dengan tingkat entropi dan ketidakpastian yang tinggi (sejauh itu bisa berupa dari satu miliar variasi yang mungkin).
Lemparkan ubin scrabble Anda ke dalam lubang hitam - mereka akan membawa nilai entropi apa pun yang mereka mulai - yang kemungkinan akan meningkat lebih jauh dalam lubang hitam. Memang kemungkinan bahwa ubin tidak hanya akan menjadi lebih berantakan tetapi benar-benar hancur berkeping-keping di dalam lubang hitam.
Sekarang ada prinsip mendasar dalam mekanika kuantum yang mengharuskan informasi tidak dapat dihancurkan atau hilang. Ini lebih tentang fungsi gelombang daripada tentang ubin scrabble - tapi mari kita tetap dengan analoginya.
Anda tidak akan melanggar prinsip konservasi informasi dengan mengisi lubang hitam dengan ubin scrabble. Informasi mereka hanya ditransfer ke lubang hitam daripada hilang - dan bahkan jika ubin dihancurkan menjadi bit, informasi itu masih ada dalam beberapa bentuk. Ini bagus.
Tapi, ada masalah jika dalam satu googol atau lebih tahun, lubang hitam menguap melalui radiasi Hawking, yang muncul dari fluktuasi kuantum di cakrawala peristiwa dan tidak memiliki hubungan sebab akibat yang jelas dengan isi lubang hitam.
Solusi yang saat ini disukai untuk masalah ini adalah prinsip holografik - yang menunjukkan bahwa apa pun yang memasuki lubang hitam meninggalkan jejak pada horizon peristiwa - sehingga informasi tentang seluruh isi lubang hitam dapat diperoleh hanya dari 'permukaan' horizon peristiwa saja. - dan setiap radiasi Hawking berikutnya dipengaruhi pada tingkat kuantum oleh informasi itu - sehingga radiasi Hawking berhasil membawa informasi keluar dari lubang hitam ketika lubang hitam menguap.
Zhang et al menawarkan pendekatan lain yang menunjukkan bahwa radiasi Hawking, melalui tunneling kuantum, membawa entropi keluar dari lubang hitam - dan karena berkurangnya entropi berarti berkurangnya ketidakpastian - ini merupakan perolehan informasi yang ditarik dari lubang hitam. Jadi radiasi Hawking tidak hanya membawa entropi, tetapi juga informasi, keluar dari lubang hitam.
Tetapi apakah ini lebih atau kurang meyakinkan daripada ide hologram? Yah, itu tidak pasti ...
Bacaan lebih lanjut: Zhang et al. Interpretasi untuk entropi lubang hitam.
