آتش در چاله ( قسمت اول )

در ماهِ مارچِ ۲۰۱۲ ژوزف پولشینسکی (Joseph Polchinski) در اندیشه‌ی یک خودکشیِ ریاضی افتاد. او که فیزیک‌دانی در شاخه‌ی نظریه‌ی ریسمان در موسسه‌ی فیزیکِ نظریِ کاولی (Kavli) در سانتاباربارای کالیفرنیاست، در این اندیشه فرو رفت که اگر فضانوردی به درونِ یک سیاه‌چاله شیرجه بزند برای او چه رخ خواهد داد؟ آشکارا پیداست که او خواهد مُرد، اما چگونه؟

بنابر توجیهِ پذیرفته‌شده، فضانورد در ابتدا چیزی احساس نخواهد کرد، حتی هنگامی که در حالِ گذر از افقِ روی‌دادِ سیاه‌چاله است. بنا به تعریف، افقِ روی‌دادِ سیاه‌چاله مرزی نامریی‌ست که هیچ چیز از پشتِ آن نمی‌تواند به بیرونِ سیاه‌چاله بگریزد. اما پس از گذرِ چندین ساعت، روز، و یا هفته (اگر سیاه‌چاله به اندازه‌ی کافی بزرگ باشد) این فضانورد در خواهد یافت که نیروی گرانشی که به پاهای او وارد می‌شود بیش از نیرویی‌ست که به سرش وارد می‌شود. هم‌چنان که شیرجه‌ی فضانورد او را بی‌امان به سمتِ مرکزِ سیاه‌چاله می‌کشاند، این اختلافِ نیروی گرانشی افزایش یافته و پیکرِ او را از هم خواهد درید و سپس بقایای او در هسته‌ی بی‌نهایت‌چگالِ سیاه‌چاله خورد خواهد شد.
black_hole
اما محاسباتِ پولشینسکی که به همراهِ دو تن از دانش‌جویانش –احمد المری (Ahmed Almheiri) و جیمز سالی (James Sully)- و با هم‌کاریِ یک نظریه‌پردازِ دیگر در شاخه‌ی ریسمان به نامِ دونالد مارولف (Donald Marolf) از دانش‌گاهِ کالیفرنیا واقع در سانتاباربارا ( به اختصار UCSB) انجام شده است، داستانِ دیگری را بازگو می‌کند [۱]. بنابر محاسباتِ وی، اثراتِ کوانتومی سبب می‌شوند که افقِ روی‌دادِ سیاه‌چاله به گردبادی خروشان از ذرات تبدیل شود. هرکس که به سوی افقِ روی‌دادِ یک سیاه‌چاله سقوط کند، به دیواری آتشین رسیده و در یک چشم‌به‌هم‌زدن، بِرِشته خواهد شد.

ادعای این گروه در جولایِ ۲۰۱۲ منتشر شد و جامعه‌ی فیزیک را شگفت‌زده کرد. وجودِ چنین دیوارِ آتشینی یکی از اصولِ بنیادینِ فیزیک را که نزدیک به یک قرنِ پیش توسطِ آلبرت اینشتین پایه‌گذاری شده بود، زیرِ پا می‌گذارد. این اصل که اینشتین آن را بنیانی برای نظریه‌ی گرانشیِ نسبیتِ عامِ خود قرار داد با نامِ «اصلِ هم‌ارزی» شناخته می‌شود. این اصل بیان می‌دارد که ناظری که به درونِ یک میدانِ گرانشی سقوط می‌کند (حتی اگر این میدانِ گرانشی به اندازه‌ی میدانِ درونِ یک سیاه‌چاله نیرومند باشد)، پدیده‌ها را دقیقاً همانندِ ناظری می‌بیند که در فضایی تهی غوطه‌ور است. بدونِ این اصل، چارچوبی که اینشتین در نظریه‌ی خود بنا کرد فرو خواهد ریخت.

پولشینسکی و هم‌کارانش که به خوبی از پیامدهای ادعای خود آگاه بودند، طرحِ جای‌گزینی پیش‌نهاد کردند که به ایجادِ دیوارهای آتشین منجر نمی‌شد. اما این راهِ حل نیز هزینه‌ی گزافی در پی داشت. این‌بار فیزیک‌دانان می‌بایست از فروریختنِ یکی دیگر از پایه‌ی دانشِ خود رنج می‌کشیدند: مکانیکِ کوانتومی، نظریه‌ای که بر برهم‌کنش‌های میانِ ذراتِ زیراتمی حاکم است.

پیامدِ این ادعا، طوفانِ پر جوش‌وخروشی از مقاله‌های پژوهشی درباره‌ی «دیوارِ آتشین» بود که هریک در تلاش برای رهایی از این بن‌بست بودند، اما در پایان هیچ‌یک از این تلاش‌ها نتوانست خشنودیِ همگان را در پی داشته باشد. استیو گیدینگز (Steve Giddings) فیزیک‌دانی در شاخه‌ی مکانیکِ کوانتومی در UCSB این شرایط را چنین توصیف می‌کند: «نقطه‌ی عطفی در زمینه‌های بنیادینِ فیزیک که شاید برای حل‌شدن، نیازمندِ یک انقلاب باشد».

متخصصینِ سیاه‌چاله در حالی‌که همه‌ی این اندیشه‌ها را در سر داشتند، ماهِ گذشته در سِرن (آزمایش‌گاهِ فیزیکِ ذراتِ اروپا که در نزدیکیِ ژنو در سوییس قرار دارد) گردِ هم آمدند تا به طورِ رودررو درباره‌ی این موضوع با یک‌دیگر گفت‌وگو کنند. آن‌ها امیدوار بودند که مسیری به سوی یک نظریه‌ی گرانشِ کوانتومیِ وحدت‌یافته بیابند که همه‌ی نیروهای بنیادینِ طبیعت را زیرِ یک چتر گِرد آورد، این همان آرمانی‌ست که در طولِ دهه‌های گذشته، همواره از دست‌رسِ فیزیک‌دانان به دور مانده است.

رافایل بوییسا (Raphael Bousso) که فیزیک‌دانی نظری در شاخه‌ی ریسمان و از دانش‌گاهِ برکلیِ کالیفرنیاست، سخن‌رانیِ خود در نشستِ سرن را با این جمله آغاز کرد: «ایده‌ی دیوارِ آتشین، پایه‌ی باورهای بسیاری از ما در موردِ سیاه‌چاله‌ها را به لرزه انداخت. این ایده دو نظریه‌ی مکانیکِ کوانتومی و نسبیتِ عام را رودرروی یک‌دیگر قرار می‌دهد، بی آن‌که هیچ سرنخی به دستِ ما دهد که در گامِ بعدی باید به کدام سو رفت».

ادامه دارد »»»

منبع: http://www.nature.com/news/astrophysics-fire-in-the-hole-1.12726
مرجع‌

۱- Almheiri, A., Marolf, D., Polchinski, J. & Sully, J. Preprint at http://arxiv.org/abs/1207.3123 (2012).

image_pdfimage_print
(5 نفر , میانگین : 4٫60 از 5)
لینک کوتاه مقاله : http://bigbangpage.com/?p=1875

سمیر الله وردی

کارشناس عمران، علاقمند به نجوم، کیهان شناسی، فیزیک و تکنولوژی های جدید می باشد و بعنوان نویسنده علمی- نجومی در وب سایت بیگ بنگ فعالیت می کند.

شما ممکن است این را هم بپسندید

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *