يمكن حل مفارقة الثقب الأسود التي اقترحها الفيزيائي ستيفن هوكينغ من خلال الثقوب الدودية على ما يبدو. وقت فراغ.
ال “الثقب الأسود تعارض المعلومات “يشير إلى حقيقة أن المعلومات في الكون لا يمكن محوها ، ولكن عندما يتبخر الثقب الأسود في النهاية ، يجب تدمير أي معلومات بواسطة هذه المكنسة الكهربائية الكونية. تشير الأبحاث الجديدة إلى أنها قد تكون متناقضة. ثقوب دودةأو الذهاب عبر الزمكان.
قال كانو كوتو ، عالم الفيزياء النظرية في مشروع RIKEN للعلوم النظرية والرياضية في اليابان: “يربط الثقب الدودي نصف القطر الداخلي والخارجي للثقب الأسود مثل الجسر”. قال في بيان.
وفقًا لنظرية كوتو ، يظهر سطح ثانٍ في الأفق حيث يحدث الثقب الأسود ، ولا يمكن لأي شيء الهروب منه. تربط الخيوط من ثقب دودي هذا السطح بالعالم الخارجي ، محاصرة المعلومات بين تسريبات الإشعاع في داخل الثقب الأسود وعند حوافه.
تناقض معلومات الثقب الأسود
في سبعينيات القرن الماضي ، اكتشف هوكينغ أن الثقوب السوداء ليست سوداء تمامًا ، لكنه في البداية لم يدرك المشكلة الهائلة التي خلقها. قبل اكتشافه ، اعتبر الفيزيائيون أن الثقوب السوداء بسيطة للغاية. بالتأكيد ، سقطت كل أنواع الأجسام المعقدة فيها ، لكن الثقوب السوداء أغلقت تلك المعلومات ولم يعد بالإمكان رؤيتها مرة أخرى.
لكن هوكينج وجد أن الثقوب السوداء تنبعث منها إشعاعات قد يتبخر تمامًا في النهاية، في عملية تسمى الآن إشعاع هوكينغ ، لم يحمل هذا الإشعاع أي معلومات. في الواقع ، لم تستطع. بحكم التعريف ، فإن حدوث ثقب أسود في الأفق يمنع المعلومات من الهروب. لذا ، عندما يتبخر الثقب الأسود ويختفي أخيرًا من الكون ، أين ذهبت كل معلوماته المغلقة؟
متعلق ب: 4 مبادئ غريبة من ستيفن هوكينج صحيحة
هذا تناقض في معلومات الثقب الأسود. أحد الاحتمالات هو أنه يمكن تدمير المعلومات ، وهو ما يبدو أنه ينتهك كل ما نعرفه عن الفيزياء. (على سبيل المثال ، إذا فقدت المعلومات ، فلا يمكن إعادة بناء الماضي من الأحداث الحالية أو يمكن التنبؤ بالأحداث المستقبلية). على العكس من ذلك ، يسعى معظم الفيزيائيين إلى حل التناقض. الثقب الأسود الخارج من إشعاع هوكينغ. بهذا المعنى ، بمجرد اختفاء الثقب الأسود ، لا تزال المعلومات موجودة في الكون.
ومع ذلك ، هناك حاجة إلى فيزياء جديدة لوصف هذه العملية.
“لقد علمنا بذلك ببساطة في ذلك الوقت النسبية و ديناميات الكم قال كوتو: “إنهم على خلاف مع بعضهم البعض كما هو الحال حاليًا.” نحن بحاجة إلى إيجاد إطار متكامل للكم. الجاذبية. “
قصة إنتروبيا
في عام 1992 ، رأى الفيزيائي دان بيج ، وهو طالب دراسات عليا سابق في هوكينج ، مشكلة عدم التوافق بطريقة مختلفة. بدأ يبحث مشكلة الكم، عندما تجمع الجسيمات البعيدة قواعدها. تعمل هذه المشكلة كحلقة وصل ميكانيكي كمي بين إشعاع هوكينغ والثقب الأسود. تقيس الصفحة حجم المشكلة عن طريق حساب “إنتروبيا الجيب” ، وهي كمية المعلومات الموجودة في إشعاع هوكينغ المحاصر.
في حساب هوكينج الأصلي ، لم يتم تسريب أي معلومات ، ودائمًا ما تزداد إنتروبيا المشكلة حتى يختفي الثقب الأسود أخيرًا. لكن بيج وجد أنه إذا أصدرت الثقوب السوداء معلومات بالفعل ، فإن إنتروبيا المشكلة ستتطور مبكرًا. في منتصف عمر الثقب الأسود ، حيث يتبخر الثقب الأسود ، يتقلص حتى يصل أخيرًا إلى الصفر (يتم أخيرًا طرد جميع المعلومات الموجودة داخل الثقب الأسود).
إذا كانت حسابات الصفحة صحيحة ، فإنها تشير إلى أنه إذا كانت الثقوب السوداء ستسمح للمعلومات بالهروب ، فلا بد أن شيئًا خاصًا قد حدث في حوالي نصف نقطة من حياتها. على الرغم من أن عمل بيج لم يحل التناقض في المعلومات ، إلا أنه أعطى علماء الفيزياء شيئًا مثيرًا للعمل معه. إذا استطاعوا إعطاء الثقوب السوداء أزمة منتصف العمر ، فقد يحل هذا الحل الصراع.
من خلال الثقب الدودي
في الآونة الأخيرة ، استخدمت عدة مجموعات من المنظرين تقنيات رياضية مستعارة نظرية الأوتار – نهج لدمج نسبية أينشتاين مع ميكانيكا الكم – لاستكشاف هذه المشكلة. اكتشفوا كيف يمكن أن يكون الزمكان بالقرب من أفق الحدث أكثر تعقيدًا مما كان يعتقد العلماء في البداية. ما مدى تعقيد ذلك؟ معقد قدر الإمكان ، مما يسمح بأي نوع من الانحناءات والانحناءات على المستوى الجزئي.
أدى عملهم إلى ميزتين مدهشتين. أحدهما هو ظهور “السطح الكمومي المتطرف” أسفل أفق الحدث مباشرة. يقوم هذا السطح الداخلي بتعديل كمية المعلومات التي تغادر الثقب الأسود. في البداية ، لا تفعل الكثير. ولكن عندما يكون الثقب الأسود في منتصف عمره ، يبدأ في السيطرة على المشكلة ، مما يقلل من كمية المعلومات الصادرة) وبالتالي يتبع تنبؤات صفحة الكون المشكلة.
ثانيًا ، كشفت الحسابات عن وجود العديد من الثقوب الدودية. تربط هذه الثقوب الدودية السطح الكمومي الأقصى بالجزء الخارجي من الثقب الأسود ، مما يسمح لإشعاع هوكينغ بعبور أفق حدث المعلومات.
لكن هذا العمل السابق كان يُستخدم فقط لنماذج “الألعاب” المبسطة (مثل الإصدارات أحادية البعد من الثقوب السوداء). في عمل Kotto ، يتم تطبيق نفس النتيجة الآن على مشاهد أكثر واقعية – وهو تحسن كبير يجعل هذا العمل أقرب إلى تصوير الواقع.
لا يزال ، هناك الكثير من الأسئلة. أولاً ، لم يتضح بعد ما إذا كان يظهر في الثقوب الدودية الرياضيات نفس الثقوب الدودية التي نعتقد أنها اختصارات للزمان والمكان.
لقد دفنت بعمق في الرياضيات بحيث يصعب تحديد معناها المادي. من ناحية أخرى ، هذا يعني أن الثقوب الدودية تدور داخل وخارج الثقب الأسود المتبخر. أو قد يكون الزمكان بالقرب من الثقب الأسود علامة على انعدام الفضاء – علامة على أن الجسيمين المحاصرين لا يحتاجان إلى أن يكونا على اتصال سببي للتأثير على بعضهما البعض.
إحدى المشاكل الرئيسية الأخرى هي أنه على الرغم من أن الفيزيائيين قد حددوا طريقة محتملة للخروج من الصراع ، إلا أنهم لا يعرفون حقًا كيف يعمل. لا توجد عملية معروفة يأخذ بها هوكينج المعلومات الموجودة داخل الثقب الأسود ويقوم بعمل التشفير على الإشعاع. بعبارة أخرى ، أنشأ الفيزيائيون طريقًا قابلاً للتطبيق لحل التناقضات في المعلومات ، لكنهم لم يجدوا أي طريقة لبناء شاحنات تسير على هذا الطريق.
وقال كوتو “لا نعرف بعد الآلية الأساسية التي يتم بواسطتها إرسال المعلومات بالإشعاع”. “نحن بحاجة إلى نظرية الجاذبية الكمومية.”
نُشر لأول مرة في Live Science.
“متعصب للموسيقى. مستكشف متواضع جدا. محلل. متعصب للسفر. مدرس تلفزيوني متطرف. لاعب.”