بیگ بنگ: تحقیقات جدید درباره ماهیت سیاهچاله‌ها نشان می دهد که این نواحیِ دارای نیروی گرانش عظیم، برخلاف تصور برخی از کارشناسان، آنقدرها هم بی رحم و مروت نیستند و احتمالا “دیوار آتشین” ندارند.

به گزارش بیگ بنگ، دانشمندان در دانشگاه ایالتی اوهایو اعلام کردند که سیاهچاله‌ها جز توپ‌های غول‌پیکر بی آزار از جنس ریسمان‌های کیهانی هستند. این ایده مخالف آن چیزی است که قبلا سایر کارشناسان مطرح کرده بودند. آنها گفته بودند که سیاهچاله‌ها با پوششی از انرژی احاطه شده‌اند و هر چیزی که از لبه آنها عبور کرده باشد را می سوزانند.

سیاهچاله‌ها فازهای سنگین انرژی هستند

در مقاله جدید که در مجله High Energy Physics منتشر شده، تیمی از فیزیکدانان به سرپرستی «سمیر ماتور» از دانشگاه ایالتی اوهایو گفتند: «سیاهچاله‌ها توپ‌های کرکی غول‌پیکری هستند که وقتی اجرام بیشتری به درون خود می کِشند، بر جرم‌شان افزوده می شود. زمانی که جرمی به افق رویداد کشیده می شود، نقطه‌ای که در صورت نزدیکی به آن هیچ چیزی توان گریز نخواهد داشت، قبل از اینکه آن جرم بتواند به بخشِ داغ‌ترین تابش برسد، سطح کرکی سیاهچاله برای ملاقات با جرم ورودی افزایش می یابد.» سیاهچاله‌ها مناطقی در فضا هستند که از کشش گرانشی بسیار شدیدی بهره می برند. حتی وقتی نور به درون آن سقوط کند، یارای خروج و گریز از چنگال آن را نخواهد داشت. سیاهچاله‌ها در اثر مرگ ستارگان غول‌پیکر پدید می آیند. دانشمندان بر این باورند که سیاهچاله‌ها هر جرمی را که به درون چگالی بی نهایت می کِشند، به صورت فشرده در می آورند.

حدود 10 سال پیش، ماتور «نظریه فازبال یا توپ نامعلوم» را برای توصیف سیاهچاله‌ها مطرح ساخت. نظریه را به چالش می کشد که توصیف کلاسیک یک سیاهچاله است در جایی که یک توپ عظیمی از ماده با نیروی گرانشی، با چنان شدتی خودش را جذب می کند که مدام کوچک‌تر و کوچک‌تر می شود تا سرانجام همه آن جرم، یک نقطه منفرد را در بر گیرد. بعبارت دیگر ، یک تکینگی.

بجای آن نظریه ی توپ نامعلوم، از نظریه ریسمان ریشه رفته و این نظر را مطرح می کند که سیاهچاله‌ها واقعا کراتی با حجم معلوم هستند که از ریسمان‌های کیهانی ساخته شده‌اند و یک نقطۀ منفرد در فضا نیستند. افق رویداد، یا لبه یک سیاهچاله را نمی توان بطور دقیق توصیف کرد. بجای آن، این لبه نامعلوم خواهد بود؛ مثل یک توپ کُرکی یا توپی ریشه ریشه.

اما هنگامی که گروهی از پژوهشگران به این نظریه پرداختند، معلوم شد که آنها واقعا با آتش بازی می کنند. آنها نظریه‌ای ایجاد کردند که مسئول شهرتِ ویرانگریِ سیاهچاله‌هاست و «نظریه دیوار آتشین» نامیده می شود. این نظریه می گوید که هر چیزی که سعی کند از افق رویداد بگذرد با دیواره‌ای مخرب با انرژی بالایی برای نابودی مواجه می شود که هیچ چیز نمی تواند از آن بگذرد. هر چیزی در آن سوخته و خاکستر می شود. می توان درک کرد که چرا پس ازطرح این نظریه، سیاهچاله‌ها شهرتی تا این حد منفی یافتند.

پارادوکس اطلاعات هاوکینگ

ماور و همکارانش اعتقاد دارند که نظریه توپ نامعلوم می تواند بهترین توضیح را برای پارادوکس اطلاعات استیون هاوکینگ ارائه می کند. در دهه 1970، هاوکینگ این ایده را به پیش کشید که هر چیزی که به درون یک سیاهچاله سقوط کند، توان خروج از آن را نخواهد داشت. متاسفانه، این ایده در تناقض کامل با اصول پایه مکانیک کوانتومی دارد. این اصول می گویند که هرگز نمیتوان اطلاعات را نابود کرد. اما به باور ماتور، اجرامی که در اثر کشش گرانشی قوی سیاهچاله به درون آن کشیده می شوند، در حقیقت به درون آن نمی افتند؛ بلکه روی آن می افتند.

هاوکینگ بعدها اذعان داشت: «اجرامی که به درون سیاهچاله سقوط می کنند، نابود نمی شوند. آنها به بخشی از سیاهچاله تبدیل می شوند؛ یعنی هر سیاهچاله، نتیجه منحصربفرد تمامی اجرامی است که به درون آن سقوط می کنند.»

نظریه دیوار آتشین

با توجه به کارهای تحقیقاتی ابتدایی ماتور، دانشمندان در دانشگاه کالیفرنیا به نتیجه‌گیری متفاوتی رسیدند. آنها پیشنهاد دادند که به جای یک پرده کُرکی، سیاهچاله‌ها توسط یک دیوار آتشین احاطه شده‌اند. هر جرمی که بیش از اندازه به سیاهچاله نزدیک شود، نمی تواند از دامان آتشین آن گریخته و دچار حریق شدید می شود. حالا بگذارید توضیح دهیم که آنها چگونه به این نتیجه رسیدند. هاوکینگ و همکارش «یاکوب بکنشتاین» مشاهده کردند که سیاهچاله تابشی را به بیرون منتشر می کنند. تابش پیوسته باعث می شود تا سیاهچاله تمامی ذرات جذب شده را به بیرون گسیل کند؛ یعنی تمامی اطلاعات از بین نرفته است.

مشکل زمانی به وجود می آید که مکانیک کوانتومی وارد عمل می شود. هر ذره‌ای که در قالب تابش به بیرون از سیاهچاله راه پیدا می کند، به ذره درهم تنیده‌ای نیاز دارد که به درون آن سقوط کند. یک ذره فقط می تواند یکبار با ذره دیگری وارد درهم‌تنیدگی شود. با این حال، اگر اطلاعات از بین نرفته باشد، آن ذره باید با بیش از یک ذره درهم‌تنیدگی پیدا کند. این عامل، زمینه را برای بروز پارادوکس اطلاعات فراهم می کند. هوادارانِ نظریه آتشین اظهار میدارند که ذراتِ گریخته از چنگال سیاهچاله، با بیش از یک ذره درهم تنیده می شوند. با وجود این، به محض اینکه درهم‌تنیدگی ایجاد می شود، می شکند. این فرایند باعث تولید مقدار بسیار بالایی از انرژی می شود که حاصل آن، یک مرز مرگبار است که هر ماده گذرنده از آن ناحیه را به نابودی می کشاند.

نظریه آنها می گوید که اگر زمین توسط یک سیاهچاله بلعیده شود، شما حتی متوجه این امر نمی شوید! برای اینکه این نظریه درست باشد فقط سیاهچاله‌ها چیزی جز هولوگرام نیستند بلکه احتمالا خود جهان نیز هولوگرام است. (نفس عمیقی بکشید. هنوز چیزهای زیاد دیگری هم مانده است.) فرضیه‌ای در فیزیک بنام «متمم سیاهچاله» هست که در اصل توسط “لئونارد ساسکیند” در 1993 مطرح شد. متمم اساسا شامل یک هولوگرام روی یک سیاهچاله است،- مثل هولوگرامی که “سمیر ماتور” توصیف می کند- که فقط در صورتی می تواند ممکن شود که یک نسخه عینی از ماده اصلی باشد. شوربختانه ریاضیدانان و فیزیکدانان هر دو توافق دارند که برای یک هولوگرام بی نقص، غیرممکن است که روی سطح یک سیاهچاله تشکیل شود.

بنابراین ماتور با گفتن اینکه هولوگرام،«تقریبا کامل» است از کنار این جزئیات فرعی می گذرد. او در این مورد استدلال می کند که« هیچ چیزی نظیر یک سیاهچاله بی‌نقص وجود ندارد، زیرا هر سیاهچاله متفاوت می باشد.» هر سیاهچاله توسط ماده و اطلاعات متفاوتی که به درونش افتاده، تشکیل شده (بنابراین هر سیاهچاله منحصر بفرد است و همین موضوع آن را همانند یک دانه برف زیبا و درخشان می سازد). با این اصلاح، از لحاظ ریاضیاتی ممکن می شود.

بنابراین ما دو نظریه ناسازگار داریم. یکی اظهار می کند که سیاهچاله‌ها هر چیزی را که در تماس با آنها قرار گیرد، نابود می کنند. دیگری اظهار می دارد که سیاهچاله‌ها هر چیزی راکه با آنها تماس داشته باشد بصورت یک هولوگرام بازآفرینی می کنند. هر دو نظریه رقیب نمی توانند درست باشند. ماتور می گوید«اگر سطح یک سیاهچاله دیواره آتش باشد پس این ایده که جهان یک هولوگرام است باید نادرست باشد. بنابراین این فقط یک مبارزه است که بنیاد طبیعت جهان را بنا می کند.»

ترجمه: منصور نقی لو/ سایت علمی بیگ بنگ

منبع: techtimes.com