- science
- No Comment
يمكن لشبكة العنكبوت من الثقوب الدودية أن تحل مفارقة أساسية اقترحها لأول مرة ستيفن هوكينج
يمكن أخيرًا حل مفارقة الثقب الأسود التي تبدو مستعصية على الحل التي اقترحها الفيزيائي ستيفن هوكينغ – عن طريق الثقوب الدودية من خلال وقت فراغ.
ال “ثقب أسود مفارقة المعلومات “تشير إلى حقيقة أن المعلومات لا يمكن تدميرها في الكون ، ومع ذلك عندما يتبخر الثقب الأسود في النهاية ، فإن أي معلومات تلتهمها هذه المكنسة الكهربائية الكونية يجب أن تختفي منذ فترة طويلة. تقترح الدراسة الجديدة أن التناقض يمكن أن يكون تم حلها من خلال رمز الغش النهائي للطبيعة: الثقوب الدودية، أو الممرات عبر الزمكان.
“يربط الثقب الدودي الجزء الداخلي من الثقب الأسود والإشعاع بالخارج ، مثل الجسر ،” كاناتو جوتو ، عالم الفيزياء النظرية في برنامج RIKEN للعلوم النظرية والرياضية متعدد التخصصات في اليابان ، قال في بيان.
وفقًا لنظرية غوتو ، يظهر سطح ثانٍ داخل أفق الحدث للثقب الأسود ، وهو الحد الذي لا يمكن لأي شيء أن يهرب منه. تربط الخيوط من ثقب دودي هذا السطح بالعالم الخارجي ، مما يؤدي إلى تشابك المعلومات بين الجزء الداخلي من الثقب الأسود والإشعاع المتسرب من حوافه.
مفارقة معلومات الثقب الأسود
في سبعينيات القرن الماضي ، اكتشف هوكينغ أن الثقوب السوداء ليست سوداء تمامًا ، لكنه في البداية لم يدرك المشكلة العملاقة التي خلقها. قبل اكتشافه ، افترض الفيزيائيون أن الثقوب السوداء بسيطة للغاية. بالتأكيد ، سقطت كل أنواع الأشياء المعقدة فيها ، لكن الثقوب السوداء حجبت كل تلك المعلومات بعيدًا ، ولن تُرى مرة أخرى أبدًا.
لكن هوكينج وجد أن الثقوب السوداء تطلق الإشعاع ، و يمكن أن يتبخر بالكامل في نهاية المطاف، في عملية تعرف الآن بإشعاع هوكينغ لكن هذا الإشعاع لم يحمل في حد ذاته أي معلومات. في الواقع ، لم تستطع. بحكم التعريف ، فإن أفق الحدث للثقب الأسود يمنع المعلومات من المغادرة. لذا ، عندما يتبخر الثقب الأسود ويختفي من الكون ، أين ذهبت كل معلوماته المغلقة؟
متعلق ب: 4 نظريات غريبة من ستيفن هوكينج تبين أنها صحيحة
هذه هي مفارقة معلومات الثقب الأسود. أحد الاحتمالات هو أنه يمكن تدمير المعلومات ، وهو ما يبدو أنه ينتهك كل ما نعرفه عن الفيزياء. (على سبيل المثال ، إذا كان من الممكن فقدان المعلومات ، فلا يمكنك إعادة بناء الماضي من الأحداث الحالية ، أو التنبؤ بالأحداث المستقبلية.) بدلاً من ذلك ، يحاول معظم الفيزيائيين حل المفارقة من خلال إيجاد طريقة ما – بأي طريقة – للمعلومات الموجودة داخل ثقب أسود يتسرب من خلال إشعاع هوكينغ. بهذه الطريقة ، عندما يختفي الثقب الأسود ، تظل المعلومات موجودة في الكون.
في كلتا الحالتين ، يتطلب وصف هذه العملية فيزياء جديدة.
“هذا يشير إلى هذا العام النسبية و ميكانيكا الكم قال جوتو ، نظرًا لأنهما حاليًا غير متسقين مع بعضهما البعض. “علينا إيجاد إطار عمل موحد الجاذبية. “
حكاية إنتروبيا
في عام 1992 ، رأى الفيزيائي دون بيج ، وهو طالب دراسات عليا سابق في هوكينج ، مشكلة مفارقة المعلومات بطريقة أخرى. بدأ بالنظر إلى تشابك الكم، وهو عندما يرتبط مصير الجسيمات البعيدة. يعمل هذا التشابك كوصلة ميكانيكية كمومية بين إشعاع هوكينغ والثقب الأسود نفسه. قام بيج بقياس مقدار التشابك عن طريق حساب “إنتروبيا التشابك” ، وهو مقياس لكمية المعلومات الموجودة في إشعاع هوكينغ المتشابك.
في حساب هوكينج الأصلي ، لا تتهرب أي معلومات ، وتزداد إنتروبيا التشابك دائمًا حتى يختفي الثقب الأسود أخيرًا. لكن بيج وجد أنه إذا أطلقت الثقوب السوداء بالفعل معلومات ، فإن إنتروبيا التشابك تنمو في البداية ؛ ثم ، في منتصف عمر الثقب الأسود ، يتناقص قبل أن يصل أخيرًا إلى الصفر ، عندما يتبخر الثقب الأسود (مما يعني أن جميع المعلومات الموجودة داخل الثقب الأسود قد هربت أخيرًا).
إذا كانت حسابات بيج صحيحة ، فإن هذا يشير إلى أنه إذا سمحت الثقوب السوداء بالمعلومات بالهروب ، فيجب أن يحدث شيء خاص في منتصف الطريق من حياتهم. في حين أن عمل بيج لم يحل مفارقة المعلومات ، إلا أنه أعطى علماء الفيزياء شيئًا مثيرًا للعمل عليه. إذا كان بإمكانهم أن يتسببوا في أزمة منتصف العمر للثقوب السوداء ، فقد يؤدي هذا الحل إلى حل هذه المفارقة.
من خلال الثقب الدودي
في الآونة الأخيرة ، قامت عدة فرق من المنظرين بتطبيق تقنيات رياضية مستعارة منها نظرية الأوتار – نهج واحد لتوحيد النسبية لأينشتاين مع ميكانيكا الكم – لدراسة هذه المشكلة. كانوا يدرسون كيف يمكن أن يكون الزمكان بالقرب من أفق الحدث أكثر تعقيدًا مما كان يعتقد العلماء في البداية. ما مدى التعقيد؟ معقد قدر الإمكان ، مما يسمح بأي نوع من الانحناء والانحناء بالمقياس المجهري.
أدى عملهم إلى ميزتين مدهشتين. أحدهما كان ظهور “السطح الكمي 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 التشابك ، مما يقلل من كمية المعلومات الصادرة) بحيث تتبع إنتروبيا التشابك تنبؤات بيج.
ثانيًا ، كشفت الحسابات عن وجود ثقوب دودية – الكثير منها. يبدو أن هذه الثقوب الدودية تربط السطح الكمي الأقصى بالجزء الخارجي من الثقب الأسود ، مما يسمح للمعلومات بتجاوز أفق الحدث ويتم إطلاقها كإشعاع هوكينغ.
لكن هذا العمل السابق تم تطبيقه فقط على نماذج “لعبة” مبسطة للغاية (مثل الإصدارات أحادية البعد من الثقوب السوداء). مع عمل Goto ، تم تطبيق نفس النتيجة الآن على سيناريوهات أكثر واقعية – وهو تقدم كبير يجعل هذا العمل أقرب إلى شرح الواقع.
لا يزال ، هناك الكثير من الأسئلة. أولاً ، لم يتضح بعد ما إذا كانت الثقوب الدودية التي تظهر في ملف الرياضيات هي نفس الثقوب الدودية التي نعتقد أنها اختصارات في الزمان والمكان.
لقد دفنت بعمق في الرياضيات لدرجة أنه من الصعب تحديد معناها المادي. من ناحية أخرى ، قد يعني ذلك أن الثقوب الدودية الحرفية تدخل وتخرج من ثقب أسود متبخر. أو قد يكون مجرد علامة على أن الزمكان بالقرب من الثقب الأسود غير محلي ، وهي سمة مميزة للتشابك – لا يلزم وجود جسيمين متشابكين في اتصال سببي من أجل التأثير على بعضهما البعض.
إحدى القضايا الرئيسية الأخرى هي أنه بينما حدد الفيزيائيون آلية محتملة للتخفيف من التناقض ، فإنهم لا يعرفون كيف تعمل بالفعل. لا توجد عملية معروفة تقوم فعليًا بأخذ المعلومات الموجودة داخل الثقب الأسود وترميزها في إشعاع هوكينغ. بعبارة أخرى ، بنى الفيزيائيون طريقًا محتملاً لحل مفارقة المعلومات ، لكنهم لم يجدوا أي طريقة لبناء الشاحنات التي تسير على هذا الطريق.
وقال جوتو: “ما زلنا لا نعرف الآلية الأساسية لكيفية نقل الإشعاع للمعلومات بعيدًا”. “نحن بحاجة إلى نظرية الجاذبية الكمومية.”
نُشر في الأصل على Live Science.
“هواة الإنترنت المتواضعين بشكل يثير الغضب. مثيري الشغب فخور. عاشق الويب. رجل أعمال. محامي الموسيقى الحائز على جوائز.”