پارادوکس گسیل اطلاعات

پارادوکس گسیل اطلاعات از سیاه‌چاله ها حل شد!؟

۱۵ شهریور ۱۳۹۰ | ۰۰:۰۰ کد : ۷۷۱۶ آموزشها
تعداد بازدید:۳۸۰

گسیل ذرات از سیاه‌چاله‌ای در کهکشان آ قنطورس

 

افق‌رویداد یک سیاه‌چاله آخرین فرصت نجات است: آنسوی این محدوده هیچ چیز، حتی نور، را ‌یارای گریز نیست. اما آیا این "هیچ چیز" شامل اطلاعات خود سیاه چاله هم می‌شود؟ بیش از چهار دهه است که فیزیکدانان در‌گیر معمای "پارادوکس اطلاعات" هستند، اما به تازگی گروهی از پژوهشگران انگلیسی گفته‌اند که تصور می‌کنند راه حلی برای این معما یافته‌اند.

این پژوهشگران یک ساختار نظری را برای افق رویداد سیاه‌چاله پیش‌نهاد کرده‌اند که کاملا جدای از فضا_زمان است. هم‌چنین کار این پژوهشگران به نوعی از یک نظریه‌ی جنجال بر‌انگیز حمایت می‌کند که سال گذشته مطرح شده است؛ در این نظریه فرض می‌شود که گرانش بجای این که یک کنش بنیادی باشد، یک جبر طبیعی است.

تاریخچه‌ی پارادوکس

پارادوکس اطلاعات برای اولین بار در 1970 مطرح شد، زمانی که استیون هاوکینگ1، ازدانشگاه کمبریج بر اساس کا‌رهای اولیه‌اش با جاکوب بکنستین2 از دانشگاه هبرئوی اورشلیم، پیش‌نهاد کردند که ممکن است سیاه‌چاله‌ها کاملا سیاه نباشند. هاوکینگ بیان کرد ممکن است ذرات وضد‌ذرات همزادشان در افق‌رویداد – مرز بیرونی سیاه‌چاله – تشکیل(زاییده) شده و ازهم جدا شوند و یکی از آن دو ذره درون سیاه‌چاله سقوط کند(گرفتار شود)، در حالی که دیگری گریخته و سیاه‌چاله را تبدیل به یک جسم گسیلنده کند.

مفهوم این نظریه‌ی هاوکینگ این است که یک سیاه‌چاله سرانجام بر اثر گسیل ذرات، تبخیر می‌شود و از بین می‌رود که البته این موضوع در تضاد با یکی از پایه‌های مکانیک کوانتومی است که بیان می‌کند: هیچ‌گاه اطلاعات هیچ ذره‌ای نابود نمی‌شود و از دست نمی‌رود. اگر سیاه چاله به طرزی شگف‌انگیز اطلاعات را ببلعد، یک کاستی بنیادی در مکانیک کوانتومی به وجود می‌آید.

اهمیت  پارادوکس اطلاعات زمانی بیشتر شد که هاوکینگ در سال1997 به همراه کیپ تُرنه3 ، از دانشگاه کالتک کالیفرنیا، با جان پرسکیل4، از دانشگاه کالتک کالیفرنیا یک شرط‌بندی کردند. هاوکینگ وتُرنه هر دو بر این باور بودند که اطلاعات درون سیاه چاله از بین می‌رود،‌ اما پرسکیل تصور می‌کرد این امر غیر ممکن است. هر چند بعد‌ها هاوکینگ این شرط را باخت، اما گفت که عقیده دارد اطلاعات در بازگشت از درون سیاه‌چاله دچار دگرگونی می‌شوند.

در اوایل قرن حاضر مائولیک پاتریخ5، از دانشگاه اترخت هلند، به همراه فرانک ویلزک6، از موسسه‌ی پژوهش‌های بنیادی پرینستون، نشان دادند که چگونه امکان گسیل اطلاعات از درون سیاه‌چاله وجود دارد. در نظریه‌ای که آنها ارائه دادند ذرات حامل اطلاعات در درون افق‌ رویداد می‌تواند طبق اصول مکانیک کوانتوم، با استفاده از پدیده‌ی تونل زنی از حصار سیاه‌چاله بگریزند؛ اما این پیشنهاد همچنان قابل بحث و موضوع آن برای پژوهش بیش‌تر باز است.

تونل زنی از میانِ حصارِ افق‌رویداد

به تازگی ساموئل برونستین7 و ماناز پاترا8، از دانشگاه یورک انگلستان گفته‌اند که تصور می‌کنند توانسته‌اند یک نظریه‌ی تونل زنی جذاب‌تر از نظریه‌ی پاتریخ و ویلزک را فورمول بندی کنند. آنها می‌گویند "ما نمی‌توانیم اثباتی مبنی بر امکان گریز از سیاه‌چاله را ادعا کنیم، اما این ساده‌ترین بیان و نتیجه‌گیری از این نظریه است."

معمولا نظریه‌پردازانی که با سیاه‌چاله‌ها سروکار دارند، درگیر یک چالش در مورد هندسه‌ی پیچیده‌ی فضا_زمان ناشی از نظریه گرانش  اینشتین- نسبیت عام- می‌شوند. برونستین و پاترا می‌گویند افق‌رویداد صرفا یک نمونه‌ی طبیعی مکانیک کوانتومی است با ذرات کوانتومی که در فضای هیلبرت به کمک تونل زنی از حصار سیاه‌چاله می‌گذرند.

این نظریه پردازان در یافته‌اند که در افق‌رویداد یک نمونه تونل زنی بسیار ساده شده رخ می‌دهد که می‌تواند با گسیل طیفی از تابش، که گمان می‌شود از درون سیاه‌چاله گسیل می‌شود، از نو اطلاعات را احیا کند. این شبیه به نمونه‌ی آفرینش زوج هاوکینگ نیست که منجر به نابودی اطلاعات می‌شد و برای استفاده از آن نیاز به اطلاعات اولیه زیادی بود؛ به تعبیر ساده بروستین و پاترا بیان کرده‌اند که احتمال این که تونل زنی یک ویژگی ذاتی سیاه‌چاله باشد بسیار بیشتر از نمونه‌ی زوج آفرینی هاوکینگ است.

آخرین یافته‌های این دو پژوهشگر در آخرین شماره نشریه‌ی مروری بر مقالات فیزیکی منتشر شده است.‌

چاه گرانشی

هنوز گره دیگری در کار پژوهشگران هست؛ سال گذشته اریک ورلیند9 نظریه پرداز در زمینه نظریه ریسمان دانشگاه آمستردام، به همراه  تِد جاکوبسن10، از دانشگاه مریلند ایالات متحده، یک نظریه‌ی تامل‌بر‌انگیز را در باره‌ی بنیان گرانش مطرح کردند. بر اساس طرح پیشنهادی ورلیند گرانش یک بر‌هم کنش بنیادین نیست بلکه یک جبر ناشی از تلاش جهان برای رسیدن به بیشترین آشفتگی و بی‌نظمی است.

بنا‌بر‌این نظریه، گرانش یک جبر آنتروپیک – یکی از پی‌آمد‌های طبیعی ترمودینامیک – است و بیش‌تر شبیه احساسِ مولکول‌هایِ یک نوارِ لاستیکیِ در حال کشش برای رسیدن به بیش‌ترین بی‌نظمی است.

بروستین و پاترا بر این باورند که که نمونه‌ی پیش‌نهادی آن‌ها برای سیاه‌چاله‌ها، با طرح پیش‌نهادی وریلند برای گرانش هم‌خوانی دارد؛ و اگر گرانش به اینرسی یا فضا_زمان مربوط نمی‌شود، پس نباید از آن در حل معما‌های بنیادی مانند از‌دست رفتن اطلاعات درون سیاه‌چاله بهره گرفت.

بروستین به دنیای فیزیک گفته که "این تاییدی بر صحتِ کار‌های ورلیند نیست، اما طرح او دارای پایه‌های محکمی است."

[ درهر حال مجبوریم گفته‌ی استیو گیدینگ11، فیزیک‌دان متخصص در گرانش کوانتومی از دانشگاه کالیفرنیا، که در این باره می‌گوید" ممکن است یکی از قطعات این جور‌چین هنوز بدست ما نرسیده باشد" را تا پیدا شدن دیگر تکه‌های این جورچین بپذیریم.]

1. Stephen Hawking

2. Jacob Bekenstein

3. Kip Thorne

4. John Preskill

5. Maulik Parikh

6. Frank Wilczek

7. Samuel Braunstein

8. Manas Patra

9. Erik Verlinde

10. Ted Jacobsen

11. Steve Giddings

 

 

 

بر‌گرفته از وب‌گاه دنیای فیزیک با عنوان

Information Paradox Simplified

به نشانی

http://physicsworld.com/cws/article/news/46848

 

 

برگردان به فارسی

یاسر شاپوری

Basetareha24@gmail.com


نظر شما :