سیاهچاله ها و پارادوکس اطلاعات

آکاایران: بیگ بنگ: نظریه ی ریسمان ممکن است پرده از راز عمیق ترین پارادوکس های فیزیک سیاهچاله بردارد، مثل پارادوکس اطلاعات. می دانیم که سیاهچاله ها کاملاً سیاه نیستند، بلکه از طریق پدیده تونل زنی مقادیر کمی تابش از خود متصاعد می کنند.

سیاهچاله ها

سیاهچاله ها و پارادوکس اطلاعات -آکاآندرو استرومینگر

آکاایران: سیاهچاله ها و پارادوکس اطلاعات

به گزارش آکاایران: به گزارش بیگ بنگ، بر طبق نظریه ی کوانتوم همواره شانس کوچکی وجود دارد که تابش بتواند از چنگ گرانش سیاهچاله ها فرار کند. به این نشت آهسته از یک سیاه چاله، تابش هاوکینگ (Hawking Radiation) گفته می شود. این تابش به نوبه خود، دارای دمایی اختصاصی است که با مساحت افق رویداد یک سیاهچاله متناسب است). استیون هاوکینگ نسخه ای کلی از این معادله را ارائه داد که با اقبال زیادی مواجه شد. به هر حال یک نسخه دقیق از این نتیجه نیاز به استفاده از قدرت کامل مکانیک آماری دارد (بر اساس شمارش حالات کوانتومی سیاهچاله ها). اغلب محاسبات مکانیک آماری از طریق شمارش تعداد حالاتی که ایک اتم یا مولکول می تواند داشته باشد، صورت می گیرد. اما چگونه می توان حالات کوانتومی یک سیاهچاله را شمارش کرد؟ در نظریه ی اینشتین، سیاهچاله ها کاملاً آرام هستند، بنابراین شمردن حالات کوانتومی آن ها بسیار مشکل خواهد بود.

نظریه پردازان ریسمانی مشتاق بودند تا این فاصله را از بین ببرند. بنابراین آندرو استرومینگر و کامران وفا از هاروارد تصمیم گرفتند با استفاده از نظریه ی M، یک سیاهچاله را مورد تحلیل و بررسی قرار دهند. از آنجا که کار با سیاهچاله به خودی خود سخت بود، آن ها مسیر دیگری را در پیش گرفتند و پرسش هوشمندانه ای را مطرح ساختند: دوگان یک سیاه چاله چیست؟ یک الکترون، دوگان یک تک قطبی مغناطیسی است. بنابراین تنها با آزمایش کردن یک الکترون در یک میدان الکتریکی ضعیف، که کار ساده ای است، می توانیم آزمایش بسیار مشکل تری را بررسی کنیم: یعنی یک تک قطبی که در میدان مغناطیسی بسیار بزرگی قرار گرفته است.

انتظار می رفت که تحلیل و بررسی دوگان یک سیاهچاله از خود سیاهچاله آسان تر باشد، اگرچه در نهایت هر دو نتایج یکسانی را حاصل می کنند. استرومینگر و کامران وفا با انجام مجموعه ای از عملیات ریاضی، توانستند نشان دهند که سیاهچاله ها دوگان مجموعه ای از پوسته های یک بعدی و پنج بعدی هستند. این مسئله دانشمندان را آسوده خاطر ساخت. زیرا نحوه ی شمارش حالات کوانتومی این پوسته ها از قبل شناخته شده بود. زمانی که استرومینگر و کامران وفا حالات کوانتومی را محاسبه کردند، دریافتند که پاسخ به دست آمده به دقت نتایج هاوکینگ را مجدداً استخراج می کند. این خبری خوشایند بود. نظریه ی رسیمان ها، همان چیزی که برخی مواقع به دلیل عدم ارتباط با دنیای واقعی مورد تمسخر واقع می شد، شاید بتواند زیباترین راه حل را برای ترمودینامیک سیاهچاله ها ارائه دهد.

در حال حاظر نظریه پردازان ریسمانی تلاش می کنند تا با سخت ترین مشکل در فیزیک سیاهچاله ها دست و پنجه نرم کنند. یعنی پارادوکس اطلاعات. استیون هاوکینگ معتقد است اگر چیزی را به درون یک سیاهچاله پرتاب کنیم، اطلاعاتی که با خود حمل می کند، برای همیشه از بین می روند و هرگز باز نمی گردند. (این روش هوشمندانه ای برای ارتکاب جرم است. یک مجرم می تواند از یک سیاه چاله برای از بین بردن تمام مدارک جرم استفاده کند). تنها پارامترهایی را که می توان از راه دور از یک سیاه چاله اندازه گرفت، جرم، اسپین و بار آن هستند. اینکه چه چیزی را به درون سیاهچاله پرتاب می کنیم مهم نیست، به هر حال تمام اطلاعات درون آن را از دست خواهیم داد. (این مسئله با این جمله بیان می شود که سیاهچاله ها مو ندارند، یعنی تمام اطلاعات را از دست داده اند، تمام موها، به جز اطلاعات مربوط به این پارامتر).
به نظر می رسد که از بین رفتن اطلاعات جهان ما، پیامد اجتناب ناپذیر نظریه ی اینشتین باشد. اما از طرفی این مسئله با اصول مکانیک کوانتومی که بیان می دارند اطلاعات هرگز نمی توانند گم شوند، در تناقض است. اطلاعات باید جایی در جهان ما شناور باشند، حتی اگر خود جسم به درون یک سیاهچاله فرو رفته باشد.

سیاهچاله ها

سیاهچاله ها و پارادوکس اطلاعات

هاوکینگ نوشته است: «اغلب فیزیک دانان تمایل دارند باور کنند که اطلاعات از بین نرفته اند. زیرا این باور جهان را امن و قابل پیش بینی می کند. اما من عقیده دارم اگر نسبیت عام اینشتین را جدی بگیریم، باید این احتمال را در نظر بگیریم که فضا-زمان خود را در گره هایی مقید کرده و اینکه اطلاعات در پیچ و تاب ها گم می شوند. امروزه تعیین اینکه آیا اطلاعات واقعاً گم می شوند یا نه، یکی از پرسش های اصلی فیزیک نظری است». این پارادوکس که هاوکینگ را در مقابل اغلب نظریه پردازان ریسمانی قرار می دهد، هنوز حل نشده است. اما نظریه پردازان ریسمانی ادعا می کنند که بالاخره خواهند فهمید که اطلاعات گم شده کجا رفته اند.

به عنوان مثال اگر یک کتاب را به درون سیاهچاله ها پرتاب کنیم، می توان تصور کرد که اطلاعات درون کتاب، در فرم نوسانات کوچکی که در تابش هاوکینگ یک سیاهچاله تبخیرشونده وجود دارند، به تدریج به درون جهان ما رسوخ می کنند. یا شاید این اطلاعات از درون یک سفیدچاله در طرف دیگر سیاهچاله مجدداً بیرون بیایند. میچیو کاکو فیزیک دان برجسته نظری معتقد است که اطلاعات در حقیقت گم نشده اند، بلکه زیرکانه در جای دیگری مجدداً ظاهر می شوند. سرمقاله ی نیویورک تایمز در سال ۲۰۰۴ به استیون هاوکینگ اختصاص یافت. او در مقابل دوربین های تلوزیونی اعلام کرد که در مورد پارادوکس اطلاعات اشتباه کرده است. (سی سال قبل او با دیگر فیزیک دانان شرط بسته بود که اطلاعات هرگز نمی توانند از یک سیاه چاله به بیرون نشت کنند. بازنده این شرط بندی موظف به تهیه دائره المعارفی بود که اطلاعات آن را به راحتی قابل اصلاح و بازیابی باشند).

او با انجام مجدد برخی از محاسبات پیشین خود دریافت که اگر یک شی ء مثلاً یک کتاب به درون سیاه چاله بیافتد، ممکن است میدان تابش منتشر شده را مختل سازد و به این ترتیب اطلاعات به جهان ما بازگردند. اطلاعات کتاب، درون تابش کدگذاری شده و به شکلی پاره پاره به آهستگی به بیرون سیاهچاله نشت می کنند. این مسئله هاوکینگ را در گروه فیزیک دانان کوانتومی قرار داد. کسانی که عقیده دارند اطلاعات نمی تواند گم شود. اما به علاوه این سوال مطرح شد: آیا اطلاعات می توانند به یک جهان موازی انتقال یابند؟ در ظاهر به نظر می رسید که نتیجه او، ایده را که اطلاعات ممکن است از طریق یک کرمچاله به یک جهان موازی انتقال یابد، دچار شبهه کند. با این حال هیچ کسی عقیده ندارد که او در این باره حرف آخر را زده است. تا زمانی که نظریه ی ریسمان ها کامل نشده است و محاسبات گرانش کوانتومی انجام نگرفته است، هیچ کس باور نخواهد کرد که پارادوکس اطلاعات کاملاً حل شده باشد.

نویسنده: اسماعیل جوکار/ آکا ایران

منابع بیشتر: Paralel Worlds – Michio Kaku , Black hole information paradox

VN:F [1.9.22_1171]
please wait...
امتیاز: ۴٫۷ از ۵ (۱۹ نفر)
سیاهچاله ها و پارادوکس اطلاعات, ۴٫۷ out of 5 based on 19 ratings

مطالب مرتبط

  • سیاهچاله ها

    نظریه ریسمان ها و سیاهچاله

    سیاه چاله
  • سیاهچاله ها

    پارادوکس اطلاعات سیاهچاله

    افق رویداد ِسیاهچاله؛ در خروجی ِ جهان ما
  • سیاهچاله ها

    دانشمند ایرانی کامران وفا

    آیا مرگ سیاهچاله باعث تولد ِسفیدچاله می شود؟
  • سیاهچاله ها

    حالت کوانتومی سیاهچاله

    سفر، درون “سیاهچاله” چگونه است؟

سیاهچاله ها

پارادوکس سیاهچاله ها


توجه : هرگونه استفاده از این مطلب بدون ذکر نام "آکا ایران" و لینک به این مقاله غیر قانونی و از لحاظ اخلاقی غیر انسانی می باشد، لطفا به حقوق مولف احترام بگذارید.

منبع :

افق رویداد سیاهچاله

گردآوری توسط بخش مقالات فیزیک سایت آکاایران
تبلیغات