"لقد لفتت مناقشة هوكينج حول الثقوب السوداء الانتباه إلى ضرورة توحيد التعاليم الأساسية في العلوم

يقول البروفيسور تسفي بيرين من الجامعة العبرية في حديث مع موقع هيدان أن حل المفارقات المتعلقة بمصير الثقوب السوداء والتي يحذر منها هوكينج، حتى ولو ليس بالطريقة التي يقترحها، قد يساعد في اكتشاف التوراة التي سوف توحد النظريتين النسبية والكمية، الأمر الذي أزعج العلماء في القرن الماضي بسبب التناقضات بينهما

من الصعب فهم العالم العلمي لستيفن هوكينج. وكذلك الشرح الذي قدمناه بالأمس لقد كان الأمر معقدًا للغاية بالنسبة للعديد من القراء، ولكن هناك شيء واحد واضح، وهو أن الثقوب السوداء موجودة ولكن هناك أيضًا ثقب أسود في الفيزياء، والذي قد تحاول هذه الظاهرة إغلاقه.
طلبنا توضيحًا من البروفيسور زفي بيرين من معهد راكاح للفيزياء، وهو خبير عالمي في الفيزياء الفلكية والثقوب السوداء: بعد مرور ما يقرب من 40 عامًا على اقتراح هوكينج تبخر الثقوب السوداء، هناك صراع بين نظرية الكم والنسبية. وطالما أن الثقوب لم تتبخر، فلا توجد مشكلة، فكل ما يقع في الثقب الأسود يبقى هناك إلى الأبد، وهذا كل شيء.

"في لحظة يتبخر الأسود الأسود ويختفي في النهاية، وتعود المادة التي بداخله إلى الكون، ولكن بعد ذلك يطرح السؤال ماذا يحدث للمعلومات التي سقطت فيه مع المادة. جادل هوكينج بقوة في البداية بأن هذه المعلومات مفقودة وتختفي من العالم. ولم يقبل أشخاص آخرون في المجتمع العلمي هذا الادعاء لأن فكرة اختفاء المعلومات تتناقض مع نظرية الكم ومن ثم كانت هناك المداخلة الشهيرة التي شارك فيها هوكينج حول مسألة ما إذا كانت المعلومات تختفي أم لا.

في فبراير 1997، تدخل هوكينج وعالم الفيزياء النظرية كيب ثورن حول نتيجة مفارقة الثقب الأسود مع زميلهم جون بريسكيل (انظر نص المداخلة على موقع معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا - http://www.theory.caltech.edu/~ preskill/info_bet.html). جادل ثورن وهوكينج أنه بما أن النسبية تجعل من المستحيل على الثقب الأسود أن يتبخر ويفقد المعلومات، فإن طاقة الكتلة والمعلومات التي يحملها إشعاع هوكينج يجب أن تكون غير معلوماتية وليست معلومات جاءت من أفق حدث الثقب الأسود. وبما أن هذا يتعارض مع فكرة السببية الدقيقة في ميكانيكا الكم، فلا بد من إعادة كتابة نظرية الكم. جادل بريسكيل بعكس ذلك، إذ بما أن ميكانيكا الكم تؤكد أن المعلومات المنبعثة من الثقب الأسود تنتمي إلى المعلومات التي سقطت فيه في وقت سابق، فإن الطريقة التي يوصف بها الثقب الأسود في النسبية يجب أن تخضع لبعض التعديل. يعتقد هوكينج وثورن أن المعلومات التي يبتلعها الثقب الأسود تُفقد إلى الأبد، ويدعي بريسيلا أن المعلومات ستتحرر عندما يتبخر الثقب. وكانت الجائزة في المداخلة نسخة من الموسوعة من اختيار الفائز.

ويضيف البروفيسور بيرين في حوار مع موقع العلوم: "في عام 2004، صرح هوكينج في مؤتمر علمي أنه خسر في هذا التدخل. وقد أحدث البيان ضجة كبيرة في ذلك الوقت. لم يوافق ثورن، الذي كان إلى جانب هوكينج في التدخل، على الاعتراف بخسارة التدخل. قبل هوكينج حقيقة أنه أثناء التبخر، فإن المعلومات التي سقطت في البداية في الثقب الأسود تتسرب ببطء أيضًا. من الناحية العملية، سيكون من المستحيل جمع هذه المعلومات، ولكن من الناحية النظرية، إذا كان لديك جهاز كمبيوتر كبير بما يكفي، فمن الممكن من حيث المبدأ استعادتها. إنه مثل أخذ كتاب وإلقائه في النار. لقد اختفت المعلومات التي كانت موجودة في الكتاب، ولكن من الناحية النظرية إذا قمت بجمع الجزيئات أثناء الاحتراق والفوتونات وكان لديك جهاز كمبيوتر كبير بما فيه الكفاية، فسوف تتمكن من استعادة المعلومات.

"في العامين الماضيين، أظهر مجموعة من الباحثين من كاليفورنيا أنه إذا قبلنا الاستنتاج بأنه إذا تبخرت المادة وتسربت المعلومات، فهناك مفارقة أخرى لا تسير الأمور على ما يرام. لقد جادلوا بأن المادة التي تسقط في الثقب الأسود تترك معلوماتها بطريقة ما على غلاف الثقب الأسود وتخترق داخله. المكان الذي تبقى فيه المعلومات حتى يتم إصدارها يسمى "جدار الحماية".

"يعتقد هوكينج وآخرون أن فكرة جدار الحماية أكثر سخافة من المفارقة التي من المفترض أن يحلها، لذلك نحن بحاجة إلى أن نرى كيف يتعاملون معها وإيجاد حل آخر. يقول حل هوكينج إن المفهوم الأساسي للثقب الأسود كما نعرفه غير موجود، ولكن بدلاً من ذلك يوجد شيء أكثر دقة. فبدلاً من أن يحتوي الثقب الأسود على ما يقع فيه ولا يفلت منه شيء إلى الأبد، فإن "الشيء" الأكثر دقة الذي يقترحه هوكينج هو أن ما يقع في الثقب الأسود يظل محاصرًا فيه لفترة طويلة جدًا جدًا، ولكن سيتم إطلاقه في النهاية. . وحتى وفقًا لوجهة نظر هوكينج، فإن الأجسام الشبيهة بالثقوب السوداء موجودة اليوم. والسؤال الوحيد هو ما مدى مطلق عدم الهروب منهم."

وهل لها أي آثار عملية؟
البروفيسور بيرن: "من الناحية العملية، هذا الحل، حتى لو كانت فكرة هوكينج صحيحة (ولا أعتقد أنها صحيحة) فإنه لن يساعد رائد الفضاء الذي يقع في الثقب الأسود. هذه فترات ضخمة تبلغ 10 أس 60 أو 80، في حين أن عمر الكون حتى الآن هو 10 أس 10، وهو رقم كبير جدًا لدرجة أنه لجميع الأغراض العملية هو أبدي. المشكلة نظرية وليست في الواقع مسألة ما إذا كان من الممكن الهروب من الثقب الأسود بعد الوقوع فيه.

ماذا يعطينا؟

"هذا موضوع مثير للاهتمام ومهم، حيث نعلم أن هناك نظريتين أساسيتين في الطبيعة - نظرية الكم لبور والنظرية النسبية لأينشتاين. هذه النظريات لا تتفق مع بعضها البعض، فمن الواضح لنا أن هناك نظرية خارقة من المفترض أن توحد الاثنين، حتى أن لها اسم (الجاذبية الكمية) ولكننا لا نعرف تفاصيلها. نظرية الجاذبية الكمية يجب أن تجيب على العديد من الأسئلة بما في ذلك هذا السؤال. هذه توراة مهمة جدًا ومثيرة للاهتمام لأنها التوراة التي يسير بها عالمنا. يزعجنا أننا لا نفهمها. أحد الأماكن التي يمكننا أن نحاول فيها التقدم حتى في الفهم الأساسي لهذه التوراة هو على وجه التحديد عند هذه النقطة من مفارقة المعلومات في الثقوب السوداء لأنها مفارقة تنشأ من الصراع بين هاتين النظريتين. الأمل هو أنه من خلال مناقشة هذه المفارقة يمكننا العثور على أدلة حول كيفية بناء هذه النظرية الجديدة.

وبما أننا لا نعرف جوهر النظرية، فإننا لا نعرف كيف نخبر ماذا سيحدث لنا بعد أن نفهمها. على سبيل المثال، في القرن التاسع عشر، أجرى فاراداي أول تجاربه مع الكهرباء، ومن القصص الشهيرة أن الملكة فيكتوريا زارت مختبره وسألت ماذا سنفعل بها، فأجابها بالسؤال: هل هي مفيدة لشخص واحد؟ طفل عمره يوم واحد؟تخيل أننا نعيش اليوم بدون كهرباء. وفي عام 19، وجد أينشتاين النظرية النسبية، التي كانت أيضًا بعيدة عن الحياة اليومية. ولم يكن لها نتيجة ولا فائدة. في ذلك الوقت، كان يُعتقد أن الأمر لا علاقة له بأي شيء على الأرض وأنه ليس مثيرًا للاهتمام حتى بدأوا في الثمانينيات في بناء أجهزة تحديد المواقع (GPS) واتضح أنه بدون استخدام النظرية النسبية كنا سنفتقد منزلنا بفارق قليل. مائة متر."