دانشمندان می گویند «موی کوانتومی» می تواند پارادوکس سیاهچاله هاوکینگ را حل کند | سیاه چاله ها

پارادوکس اطلاعات سیاهچاله استیون هاوکینگ برای نیم قرن دانشمندان را متحیر کرده است و باعث شده است که برخی قوانین اساسی فیزیک را زیر سوال ببرند. اکنون دانشمندان می گویند که ممکن است مشکل بدنام را با نشان دادن اینکه سیاهچاله ها دارای خاصیتی به نام “موی کوانتومی” هستند، حل کرده باشند.

اگر درست باشد، این یک پیشرفت چشمگیر در فیزیک نظری خواهد بود.

پروفسور خاویر کالمت، از دانشگاه ساسکس، که این کار را رهبری می کرد، گفت که تیم او پس از یک دهه کار بر روی ریاضیات پشت این مسئله، پیشرفت سریعی در سال گذشته داشت که به آنها اطمینان داد که بالاخره آن را شکسته اند.

کالمت می‌گوید: «به طور کلی در جامعه علمی تصور می‌شد که حل این پارادوکس نیازمند یک تغییر پارادایم بزرگ در فیزیک است، که به شکل‌گیری مجدد بالقوه مکانیک کوانتومی یا نسبیت عام نیاز دارد.» چیزی که ما دریافتیم – و به نظر من به ویژه هیجان انگیز است – این است که این کار ضروری نیست.

پارادوکس هاوکینگ به موارد زیر خلاصه می شود: قوانین فیزیک کوانتومی بیان می کند که اطلاعات حفظ می شود. سیاهچاله‌ها چالشی برای این قانون به شمار می‌روند، زیرا هنگامی که یک جسم وارد سیاهچاله می‌شود، اساساً برای همیشه از بین می‌رود – همراه با هر اطلاعاتی که در آن رمزگذاری شده است. هاوکینگ این پارادوکس را شناسایی کرد و برای چندین دهه همچنان دانشمندان را گیج کرده است.

راه‌حل‌های پیشنهادی بیشماری وجود دارد، از جمله «نظریه دیوار آتش» که در آن اطلاعات پیش از ورود به سیاه‌چاله می‌سوزاند، «نظریه فاززبال» که در آن تصور می‌شد سیاه‌چاله‌ها دارای مرزهای نامشخصی هستند، و شاخه‌های عجیب و غریب مختلف نظریه ریسمان. . اما اکثر این پیشنهادات مستلزم بازنویسی قوانین مکانیک کوانتومی یا نظریه گرانش اینشتین، دو ستون فیزیک مدرن بودند.

در مقابل، قضیه موی کوانتومی ادعا می کند که با پر کردن شکاف بین نسبیت عام و مکانیک کوانتومی با استفاده از یک فرمول ریاضی جدید، پارادوکس را حل می کند.

این نام اشاره ای به این دیدگاه است که مبتنی بر فیزیک کلاسیک است، که سیاهچاله ها را می توان به عنوان اجرام شگفت آور ساده ای دید که تنها با جرم و سرعت چرخش آنها تعریف می شوند. از دهه 1970، پیش‌بینی سیاهچاله‌های طاس و بدون ویژگی، «قضیه بدون مو» نامیده شد.

کالمت و همکارانش فکر می‌کنند سیاه‌چاله پیچیده‌تر یا پرموتر است. به گفته آنها، همانطور که ماده در یک سیاهچاله فرو می ریزد، اثری ضعیف در میدان گرانشی خود بر جای می گذارد. این اثر به عنوان “موی کوانتومی” نامیده می شود و به گفته نویسندگان، مکانیزمی است که توسط آن اطلاعات در طول فروپاشی یک سیاهچاله حفظ می شود. بر اساس این نظریه، دو سیاهچاله با جرم و شعاع یکسان، اما با ترکیب داخلی متفاوت، تفاوت های بسیار ظریفی در میدان گرانشی خود خواهند داشت.

کالمت گفت: “راه حل ما نیازی به هیچ ایده گمانه زنی ندارد، در عوض تحقیقات ما نشان می دهد که این دو نظریه را می توان برای محاسبات ثابت برای سیاهچاله ها و توضیح نحوه ذخیره اطلاعات بدون نیاز به فیزیک جدید رادیکال استفاده کرد.”

هیچ راه آشکاری برای آزمایش این نظریه از طریق مشاهدات نجومی وجود ندارد – نوسانات گرانشی آنقدر کوچک هستند که قابل اندازه‌گیری نیستند. اما این تئوری احتمالاً توسط جامعه نظری مورد بررسی دقیق قرار خواهد گرفت.

کالمت گفت: «وقتی ادعای بزرگی دارید، باید از آن حمایت کنید.

او افزود: “مدتی طول می کشد تا مردم این را به طور کامل بپذیرند.” این پارادوکس مدت‌هاست که وجود دارد و شما افراد بسیار مشهوری در سراسر جهان دارید که سال‌ها روی این موضوع کار می‌کنند.

این کار در مجله Physical Review Letters منتشر شده است.