رقصة الثقب الأسود

المعلومات التي تدخل الثقوب السوداء لا تضيع. لقد فهم معظم الفيزيائيين هذا بالفعل منذ وقت طويل. والآن حتى ستيفن هوكينج يعترف بذلك

بقلم يوفال درور هآرتيز، فويلا

الرابط المباشر لهذه الصفحة: https://www.hayadan.org.il/krinat_hawking310704.html

كان جون بارسكيل، عالم الفيزياء في معهد كال تيك في كاليفورنيا، متفاجئًا بعض الشيء. "كنت أتمنى دائمًا أنه عندما يعترف ستيفن بخطئه، سيكون هناك بعض الشهود حوله. "لم أكن أتخيل أنه سيكون هناك هذا العدد الكبير من الشهود"، هكذا قال وهو ينظر إلى العشرات من أطقم التلفزيون والصحافة المكتظة في قاعة في دبلن يوم الأربعاء 21 يوليو 2004، حيث اعترف الفيزيائي البريطاني الشهير ستيفن هوكينج بأنه خسر. لبريسيلا في التدخل. تطرق المداخلة رفيعة المستوى التي استمرت لعقود من الزمن إلى أحد أكثر المواضيع شيوعًا في الفيزياء، ويرجع ذلك جزئيًا إلى ارتباطه بهوكينج: الثقوب السوداء.

الثقوب السوداء هي القتلة الكونيون الذين ولدوا في قلوب النجوم العملاقة التي انفجرت وانهارت إلى الداخل، حتى انضغطت كل مادتها إلى نقطة مجهرية صغيرة تعرف باسم "التفرد". لذلك، فإن الثقوب السوداء هي التعبير الأكثر تطرفًا عن الجاذبية: لا شيء يمكن أن يهرب منها، ولا حتى أسرع شيء في الكون – الضوء. وتمثل الثقوب السوداء أيضًا أهم نقطة اتصال بين النظريتين الرئيسيتين في الفيزياء: النظرية النسبية العامة لأينشتاين ونظرية الكم. على الرغم من أنه تم التحقق من كلتا النظريتين في تجارب لا حصر لها، إلا أنهما لا تتناسبان بشكل جيد مع بعضهما البعض، وفي حالة الثقوب السوداء، هناك تناقض حقيقي، وفقًا لنسخة هوكينج، فقد قدمت نظرية الكم حتى الآن على أنها خاطئة.

في الستينيات، كان هوكينج في بداية مسيرته العلمية. وخصص أطروحته للدكتوراه في جامعة كامبريدج لدراسة الثقوب السوداء. وبالتعاون مع الفيزيائي روجر بنروز، الذي كان أكبر منه، نشر سلسلة من المقالات والدراسات التي أثبتت لأول مرة حقيقة وجود "الثقب الأسود". في عام 60، أذهل هوكينج عالم العلوم مرة أخرى وأثبت مكانته كعالم من الدرجة الأولى: فقد أثبت أن الثقوب السوداء ليست سوداء كما يُعتقد، لأنها تنبعث منها إشعاعات (والتي سُميت على الفور "إشعاع هوكينج"). "). وأوضح أن هذا الإشعاع عشوائي ولا "يخبر" شيئا عن الأجسام التي يبتلعها الثقوب السوداء.

وكان لهذه النظرية الثورية معنيان رئيسيان: الأول، أن الثقوب السوداء لا تعيش إلى الأبد، لأن انبعاث الإشعاع يؤدي إلى فقدان الطاقة، مما يؤدي إلى تبخرها بعد عشرات أو ربما مئات المليارات من السنين. والمعنى الثاني هو أن هوكينج خلق مفارقة: إذا كان "إشعاع هوكينج" عشوائيًا ولا يخبر شيئًا عن الأشياء المبتلعة، فأين اختفت المعلومات عنها؟

استخدم هوكينج نظرية الكم، التي تشرح سلوك الجسيمات على المستوى دون الذري، لإظهار أن الثقوب السوداء "تتسرب" - لكنه رفض قبول ادعاء آخر لنظرية الكم، التي تنص على أن المعلومات لا تضيع ولكن يتم الحفاظ عليها بطريقة ما. آخر إلى الأبد. وهكذا، على سبيل المثال، تنص نظرية الكم على أنه إذا سقط فيل في ثقب أسود، فإن المعلومات المتعلقة به يتم تخزينها في مكان ما، بينما تناقض نظرية هوكينج هذا الافتراض.

بالنسبة لهوكينج، كانت تلك فرصة للتصادم مع نظرية الكم؛ بالنسبة لمعارضيه، كانت هذه فرصة للقول بأن نظرية الكم ليست خاطئة، بل الفيزيائي الشهير. احتدم الجدل حتى تدخل بريسكيل مع هوكينج ليثبت في المستقبل خطأ ادعاءاته حول فقدان المعلومات في الثقب الأسود. اتفق الاثنان على أن الفائز في المداخلة هو الذي يفوز بالموسوعة: واتفقا على أنه يمكن استرجاع المعلومات منها متى شاء. لقد مر أكثر من 30 عامًا منذ ذلك الحين، وفي الأسبوع الماضي انتهى التدخل عندما قدم هوكينج موسوعة إلى بريسيلا. وأوضح أنه يريد أن يعطي بريسيلا موسوعة عن لعبة الكريكيت، لكن الأمريكي بريسيلا رفض وطلب موسوعة عن لعبة البيسبول، والتي أحضرها هوكينج خصيصًا من الولايات المتحدة.

عندما هدأت العاصفة التي أحاطت بمحاضرة هوكينج قليلا، أصبح من الواضح أن الضجة كانت إعلامية في المقام الأول. وقال الدكتور ليونارد سسكيند من جامعة ستانفورد في مقابلة مع صحيفة نيويورك تايمز: "حتى إعلانه، كان هوكينج الشخص الوحيد الذي لا يزال يعتقد أن نظريته صحيحة". ويتفق معه البروفيسور تسفي بيرين من معهد راكا للفيزياء في الجامعة العبرية، ويضيف أن الابتكار الرئيسي في عمل هوكينج الحالي هو نظام الحسابات المعقد، الذي يشير إلى الطريقة التي يتم بها تخزين المعلومات داخل الثقب الأسود. لماذا إذن يحصل هوكينج على كل هذا المجد؟ يرفض العديد من الفيزيائيين الخروج عن طريقهم. يقولون بجفاف: "الكثير من العلاقات العامة".

إذن ما الذي يدعيه هوكينج الآن؟ من الصعب القول. حتى أن بارسكيل قال في نهاية الحدث: "يجب أن أكون صادقًا وأقول إنني لم أفهم محاضرته حقًا". ولم يكن الوحيد. واتفق معظم الحاضرين في القاعة على أن علينا الانتظار حتى ينشر هوكينج مقالته الشهر المقبل، لنفهم ما يقوله بالضبط.

ومن التفاصيل القليلة التي لا يزال من الممكن استخلاصها من الحدث، يبدو أن هوكينج يعود إلى نظرية الكم لحل المفارقة. "في نظرية الكم، لا يوجد معنى لموقع محدد أو وقت محدد"، يوضح الدكتور تال ألكسندر من معهد وايزمان. "نظرية الكم لا ترى أن الجسيمات مثل الإلكترونات أو الذرات ثابتة في مكان واحد. وبدلا من ذلك، فإنه يشير إلى احتمال وجودهم في نقطة معينة في وقت معين."

ويدعي هوكينج أيضًا أن "حدث الأفق" للثقب الأسود، وهو حد المنطقة التي يستحيل الهروب منها من الثقب الأسود ويتم امتصاص كل شيء فيها، يهتز في الفضاء. ولماذا يساعد هذا في حل المشكلة؟ لأن هوكينج يفترض أن رقصة الأفق هذه ليست عشوائية ولكنها تتأثر بالمادة التي تناولها.

يوضح بيرين: "إن التقلبات غير العشوائية للثقب الأسود تعني أن إشعاع هوكينج المنبعث منه سيكون أيضًا غير عشوائي". "في البداية كان هناك كائن يتكون من المعلومات. ثم ابتلعها الثقب الأسود وأخيراً تم إخراج المعلومات. أين يتم تخزين المعلومات طوال الوقت، يتساءل هوكينج ويجيب الآن: في التقلبات. ومن ثم فإن تذبذب الثقب الأسود بعد ابتلاع فيل سيكون مختلفا عن تذبذب الثقب الأسود الذي ابتلع كرسيا، ومن ثم فإن "إشعاع هوكينج" سيكون مختلفا أيضا في الحالتين.

إذا كان هذا يبدو نظريًا للغاية، فذلك لأنه قضية نظرية للغاية. "تنص نظرية الكم على أنه إذا أخذت موسوعة وألقيتها في النار، فستتمكن من ربط "المعلومات" التي كانت فيها من الإشعاع الذي ينبعث من النار عندما تحترق،" يوضح ألكساندر، "الآن سوف نراكم تفعلون ذلك." ويزعم بيرين أنه إذا كان مثال النار يبدو معقدًا ونظريًا، فإنه في حالة الثقوب السوداء يكون أكثر تعقيدًا، وبالتالي فإن النقاش برمته حول انبعاث "المعلومات" قد يربك أولئك الذين يعتقدون أن الثقب الأسود يملي عليهم ذلك. للعالم قائمة بالأشياء التي ابتلعها خلال حياته.

وهناك معنى آخر لحقيقة أن المعلومات مع ذلك محفوظة ومخرجة من الثقوب السوداء، وهو أن الثقوب السوداء لا يمكن استخدامها للتنقل بين الأكوان المتوازية، وهو ما يخالف أيضًا ما كان يعتقده هوكينج في الماضي. والسبب في ذلك هو أن الإنسان لا يمكن أن يكون في مكانين - وفي هذه الحالة في عالمين - في نفس الوقت، وإذا استمرت المعلومات المتعلقة بالشخص في الوجود أيضًا في ثقب أسود - فإنه لا يمكن أن يكون أيضًا في حالة توازي كون. وقال هوكينج: "أنا آسف لإحباط عشاق الخيال العلمي".

https://www.hayadan.org.il/BuildaGate4/general2/data_card.php?Cat=~~~908111454~~~202&SiteName=hayadan