چرا سیاهچاله‌ها کل فضا را نمی بلعند؟

2
75

بیگ بنگ: سیاهچاله‌ها به بلعیدن اجرام بزرگ سماوی مشهور هستند. حتی نور هم یارای گریز از چنگال نیرومند آنها را ندارد. اما با توجه به استعداد بزرگی که در این زمینه دارند، چرا به گسترشِ هر چه بیشتر ادامه نداده و جهان را نمی بلعند؟

ExpandingBlackHoleIn webبه گزارش بیگ بنگ، یکی از برجسته‌ترین فیزیکدانان جهان به این سوال توضیح داده است. ایده می تواند دو مورد از بزرگترین نظریه‌ها در فیزیک را هم متحد سازد. محققی که این ایدۀ چالش برانگیز را ارائه کرده، کسی نیست به جز «لئونارد ساسکیند» از دانشگاه استنفورد که بعنوان یکی از پدران نظریه ریسمان هم شناخته می شود. او اخیرا در مقاله‌ای به بررسی این پارادوکس پرداخت. بر اساس مقاله‌های او، سیاهچاله‌ها از درون با افزایش پیچیدگی همراه هستند، البته این ویژگی برای مایی که از درون به سیاهچاله نگاه می کنیم، چندان انسجامی ندارد. به عبارت دیگر، سیاهچاله‌ها گسترش و انبساط پیدا می کنند، اما نه به بیرون. اگرچه این فرضیه عجیب و غریب است، اما ساسکیند سعی در عادی جلوه دادن آن است.

ساسکیند بیان کرد: «به نظر من این سوال خیلی جالب است که آیا انبساط کیهان به نوعی پیچیدگی گره خورده است یا خیر. آیا ساعت کیهانی با تکامل پیچیدگی ارتباطی دارد یا خیر. پاسخ را نمی دانم.» شاید ساسکیند درباره تکامل جهان گمانه زنی‌هایی داشته باشد، اما ارزش دارد به افکارش در خصوص اینکه چرا سیاهچاله‌ها بیشتر از رشد بیرونی از رشد درونی بهره می برند، توجه داشت. البته لازم بذکر است که هنوز مقالۀ جدید وی به صورت رسمی از مجلات معتبر منتشر نشده است و نیاز به داوری دارد. پس در حال حاضر، نمیتوان از روی آن به نتیجه‌گیری‌های قطعی رسید. مهم‌تر از همه، این نوع مقاله از ماهیت نظری بهره می برد. در هر حال، یک سری ایده‌های جالبِ توجه وجود دارد که بررسی آنها خالی از لطف نخواهد بود. برای انجام این کار، برای لحظه‌ای باید به چند ایده اساسی بپردازیم.

سیاهچاله‌ها به اجرام چگال و متراکمی گفته می شود که فضا را تا آنجایی دچار خمیدگی می کنند که حتی نور نیز نمی تواند از آن خارج شود. نخستین توضیح نظری جامع برای چنین جرمی از دلِ ریاضیات در نظریه نسبیت عام اینشتین ارائه شد که به سال ۱۹۱۵ بازمیگردد. از آن زمان به بعد، اجرام فیزیکی که با آن پیش بینی ها مطابقت دارند، شناسایی شده است. این اجرام غالبا در مرکز کهکشان‌ها قرار دارند. این قیاس رایج وجود دارد که ابعاد فضا و زمان بعنوان ورقه لاستیکی مسطح در نظر گرفته می شوند. وقتی جسم سنگینی بر این ورقه تاثیر می گذارد، جرم به خمیدگی ویژگی‌های هندسی فضا-زمان می پردازد. از ویژگی‌های ورقه لاستیکی جهان ما پیداست که می تواند قیف گرانشی عمیقی را پدید آورد. این قیف بدون ارتجاع به سمت بیرون، دچار ارتجاع به سمت پایین می شود. خب چطور میتوان این پدیده را به تصویر کشید؟ این قیاس فقط تا جایی سازگار است.

x
لئونارد ساسکیند

برای درک اینکه ماده در مقابل این نیروی عظیم چه رفتاری از خود نشان می دهد، باید به جای دیگری بنگریم. خوشبختانه، فیزیک کتاب قانون دیگری در خصوص چگونگی کارکرد جهان دارد که مکانیک کوانتومی نامیده می شود. این علم به توصیف چگونگی برهم کنش ذرات و نیروهای آنها با یکدیگر می پردازد. قوانین مربوط به مکانیک کوانتومی و نسبیت عام همواره با یکدیگر سازگار نیستند. چیزهای کوچکی که از منظر نسبیت عام توضیح داده می شوند، چندان منطقی جلوه نمی کنند. وقتی قوانین مکانیک کوانتومی بکار برده می شوند، چیزهای بزرگی مثل سیاهچاله ها نامفهوم بنظر می رسند. یعنی چیز مهمی را در این میان از دست داده‌ایم؛ چیزی که میتواند این فرصت را به ما بدهد تا ویژگی خمش فضا توسط نسبیت عام را بر حسب جرم متناهی و ذرات تفسیر کنیم.

حریف ما چیزی به نام تناظر AdS/CFT است. در فیزیک نظری، که گاهی با نام‌های دوگانگی مالداسنا یا دوگانگی پیمانه/گرانش شناخته می شود، عبارتست از هم ارزی حدس شده بین نظریه ریسمان با گرانش تعریف شده در فضای S و نظریه میدان‌های کوانتومی بدون گرانش تعریف شده در مرز همدیس S که بعد از آن حداقل یک واحد کمتر است. چگونگی نامگذاری این حدس، برگرفته از این واقعیت است که فضای اولی حاصل ضرب یک فضای پاد-دو سیتر با یک خمینه بسته مانند کره است. در حالیکه نظریه دوگان یک نظریه میدان‌های همدیس است.

ایده‌ای که در این مقاله مطرح شد به دانلود کردن فیلم روی دسکتاپ شباهت دارد. شاید مضحک و دور از منطق به نظر برسد، اما در محیط سخت و خشن سیاهچاله، قدرت مجاسباتی بیشتر شاید به معنای حجم درونی بیشتر باشد. حداقل، این چیزی است که ساسکیند در مدل‌سازی‌اش ارائه نموده است. هنوز راهی طولانی برای ادغام مسالمت آمیز مکانیک کوانتومی با نسبیت عام در پیش است. ایده‌های ساسکیند واقعا ارزش توجه و بررسی بیشتر را دارد.

مرجع: arXiv.org.

مترجم: منصور نقی لو

منبع: sciencealert.com


2 دیدگاه ها

  1. با احترام به ساسکیند عزیز و شما مدیران و نویسندگان گرامی بیگ بنگ!
    به نظر من فیزیک به ویژه بعد از تکوین و مدل سازیهای گوناگون از کوانتوم مکانیک و همچنین مدل استاندارد و نظریه تورم و ریسمانها و چندین نظریه جالب و هیجان انگیز دیگر درمورد کیهان دچار یه نوع دگردیسی شده و میشود.در زمان گالیله و نیوتن و افراد دیگه چند صد سال پیش ابزارهای مشاهده چنان توسعه پیدا نکرده بودند و فقط کافی بود در طول زمان سنجشگرهایمان پیشرفت میکردند تا به یه سطح عمیق تر از درک پدیده های طبیعت منجر میشد.یعنی فقط مساله زمان بود.ولی در طی این چن دهه و شاید حتی از دهه شصت به بعد که مدلهای ریاضیات داشتند توسعه پیدا میکردند و به موازات آن ابزارهایمان هم همینطور.چنین به نظر میرسید که به مرور زمان ما وارد یک فاز دیگر از هستی شناسی فیزیک میرسیدیم.که در آن ابزارهای ریاضیاتی مان از ابزارهای فیزیکی(مشاهده گر)پیشی میگرفتند!ریاضیات چنان توسعه پیدا کرد که عملا مثلا شاخص ترین توپولوژیستها خود فیزیکدانان قدری بودند.و ابزارهای ریاضیات چنان گسترش پیدا کردند که منجر به دوباره سازی معادلات و بسط آنها در یک مدل دیگر میشد و این فرایند چه بسا خود به نتایجی منجر میشد که فیزیک زمان تاب آن را نداشت.
    اشوبی که الان به نام فیزیک میشناسیم و یا بهتره که بگم نمیشناسیم.در حقیقت بیشتر به ضعف ابزارهای فیزیکی ما(به نسبت خوانش سیستمهای فیزیکی) در درک مدلهای ریاضیاتی نهفته است.ماده تاریک و انرژی تاریک هم در حقیقت مستقیم مشاهده نشده است(ضعف ابزارهای فیزیکی)و تنها نتیجه ایست از معادلاتی که در مدلهای ریاضیاتی نتیجه میشوند(مثلا معادلات گرانش انیشتین).

دیدگاهتان را بنویسید

Please enter your comment!
Please enter your name here

این سایت از اکیسمت برای کاهش هرزنامه استفاده می کند. بیاموزید که چگونه اطلاعات دیدگاه های شما پردازش می‌شوند.