پارادوكس گسيل اطلاعات از سياه‌چاله ها حل شد!؟
گسيل ذرات از سياه‌چاله‌اي در كهكشان آ قنطورس
افق‌رويداد يك سياه‌چاله آخرين فرصت نجات است: آنسوي اين محدوده هيچ چيز، حتي نور، را ياراي گريز نيست. اما آيا اين "هيچ چيز" شامل اطلاعات خود سياه چاله هم مي‌شود؟ بيش از چهار دهه است كه فيزيكدانان درگير معماي "پارادوكس اطلاعات" هستند، اما به تازگي گروهي از پژوهشگران انگليسي گفته‌اند كه تصور مي‌كنند راه حلي براي اين معما يافته‌اند.
اين پژوهشگران يك ساختار نظري را براي افق رويداد سياه‌چاله پيشنهاد كرده‌اند كه كاملا جداي از فضا_زمان است. هم‌چنين كار اين پژوهشگران به نوعي از يك نظريه‌ي جنجال بر‌انگيز حمايت مي‌كند كه سال گذشته مطرح شده است؛ در اين نظريه فرض مي‌شود كه گرانش بجاي اين كه يك كنش بنيادي باشد، يك جبر طبيعي است.
تاريخچه‌ي پارادوكس
پارادوكس اطلاعات براي اولين بار در 1970 مطرح شد، زماني كه استيون هاوكينگ1، ازدانشگاه كمبريج بر اساس كارهاي اوليه‌اش با جاكوب بكنستين2 از دانشگاه هبرئوي اورشليم، پيشنهاد كردند كه ممكن است سياه‌چاله‌ها كاملا سياه نباشند. هاوكينگ بيان كرد ممكن است ذرات وضد‌ذرات همزادشان در افق‌رويداد – مرز بيروني سياه‌چاله – تشكيل(زاييده) شده و ازهم جدا شوند و يكي از آن دو ذره درون سياه‌چاله سقوط كند(گرفتار شود)، در حالي كه ديگري گريخته و سياه‌چاله را تبديل به يك جسم گسيلنده كند.
مفهوم اين نظريه‌ي هاوكينگ اين است كه يك سياه‌چاله سرانجام بر اثر گسيل ذرات، تبخير مي‌شود و از بين مي‌رود كه البته اين موضوع در تضاد با يكي از پايه‌هاي مكانيك كوانتومي است كه بيان مي‌كند: هيچ‌گاه اطلاعات هيچ ذره‌اي نابود نمي‌شود و از دست نمي‌رود. اگر سياه چاله به طرزي شگف‌انگيز اطلاعات را ببلعد، يك كاستي بنيادي در مكانيك كوانتومي به وجود مي‌آيد.
اهميت پارادوكس اطلاعات زماني بيشتر شد كه هاوكينگ در سال1997 به همراه كيپ تُرنه3 ، از دانشگاه كالتك كاليفرنيا، با جان پرسكيل4، از دانشگاه كالتك كاليفرنيا يك شرط‌بندي كردند. هاوكينگ وتُرنه هر دو بر اين باور بودند كه اطلاعات درون سياه چاله از بين مي‌رود، اما پرسكيل تصور مي‌كرد اين امر غير ممكن است. هر چند بعد‌ها هاوكينگ اين شرط را باخت، اما گفت كه عقيده دارد اطلاعات در بازگشت از درون سياه‌چاله دچار دگرگوني مي‌شوند.
در اوايل قرن حاضر مائوليك پاتريخ5، از دانشگاه اترخت هلند، به همراه فرانك ويلزك6، از موسسه‌ي پژوهش‌هاي بنيادي پرينستون، نشان دادند كه چگونه امكان گسيل اطلاعات از درون سياه‌چاله وجود دارد. در نظريه‌اي كه آنها ارائه دادند ذرات حامل اطلاعات در درون افق رويداد مي‌تواند طبق اصول مكانيك كوانتوم، با استفاده از پديده‌ي تونل زني از حصار سياه‌چاله بگريزند؛ اما اين پيشنهاد همچنان قابل بحث و موضوع آن براي پژوهش بيشتر باز است.
تونل زني از ميانِ حصارِ افق‌رويداد
به تازگي ساموئل برونستين7 و ماناز پاترا8، از دانشگاه يورك انگلستان گفته‌اند كه تصور مي‌كنند توانسته‌اند يك نظريه‌ي تونل زني جذاب‌تر از نظريه‌ي پاتريخ و ويلزك را فورمول بندي كنند. آنها مي‌گويند "ما نمي‌توانيم اثباتي مبني بر امكان گريز از سياه‌چاله را ادعا كنيم، اما اين ساده‌ترين بيان و نتيجه‌گيري از اين نظريه است."
معمولا نظريه‌پردازاني كه با سياه‌چاله‌ها سروكار دارند، درگير يك چالش در مورد هندسه‌ي پيچيده‌ي فضا_زمان ناشي از نظريه گرانش اينشتين- نسبيت عام- مي‌شوند. برونستين و پاترا مي‌گويند افق‌رويداد صرفا يك نمونه‌ي طبيعي مكانيك كوانتومي است با ذرات كوانتومي كه در فضاي هيلبرت به كمك تونل زني از حصار سياه‌چاله مي‌گذرند.
اين نظريه پردازان در يافته‌اند كه در افق‌رويداد يك نمونه تونل زني بسيار ساده شده رخ مي‌دهد كه مي‌تواند با گسيل طيفي از تابش، كه گمان مي‌شود از درون سياه‌چاله گسيل مي‌شود، از نو اطلاعات را احيا كند. اين شبيه به نمونه‌ي آفرينش زوج هاوكينگ نيست كه منجر به نابودي اطلاعات مي‌شد و براي استفاده از آن نياز به اطلاعات اوليه زيادي بود؛ به تعبير ساده بروستين و پاترا بيان كرده‌اند كه احتمال اين كه تونل زني يك ويژگي ذاتي سياه‌چاله باشد بسيار بيشتر از نمونه‌ي زوج آفريني هاوكينگ است.
آخرين يافته‌هاي اين دو پژوهشگر در آخرين شماره نشريه‌ي مروري بر مقالات فيزيكي منتشر شده است.
چاه گرانشي
هنوز گره ديگري در كار پژوهشگران هست؛ سال گذشته اريك ورليند9 نظريه پرداز در زمينه نظريه ريسمان دانشگاه آمستردام، به همراه تِد جاكوبسن10، از دانشگاه مريلند ايالات متحده، يك نظريه‌ي تامل‌بر‌انگيز را در باره‌ي بنيان گرانش مطرح كردند. بر اساس طرح پيشنهادي ورليند گرانش يك بر‌هم كنش بنيادين نيست بلكه يك جبر ناشي از تلاش جهان براي رسيدن به بيشترين آشفتگي و بي‌نظمي است.
بنا‌بر‌اين نظريه، گرانش يك جبر آنتروپيك – يكي از پي‌آمد‌هاي طبيعي ترموديناميك – است و بيشتر شبيه احساسِ مولكول‌هايِ يك نوارِ لاستيكيِ در حال كشش براي رسيدن به بيشترين بي‌نظمي است.
بروستين و پاترا بر اين باورند كه كه نمونه‌ي پيشنهادي آنها براي سياه‌چاله‌ها، با طرح پيشنهادي وريلند براي گرانش هم‌خواني دارد؛ و اگر گرانش به اينرسي يا فضا_زمان مربوط نمي‌شود، پس نبايد از آن در حل معما‌هاي بنيادي مانند از‌دست رفتن اطلاعات درون سياه‌چاله بهره گرفت.
بروستين به دنياي فيزيك گفته كه "اين تاييدي بر صحتِ كارهاي ورليند نيست، اما طرح او داراي پايه‌هاي محكمي است."
[ درهر حال مجبوريم گفته‌ي استيو گيدينگ11، فيزيك‌دان متخصص در گرانش كوانتومي از دانشگاه كاليفرنيا، كه در اين باره مي‌گويد" ممكن است يكي از قطعات اين جورچين هنوز بدست ما نرسيده باشد" را تا پيدا شدن ديگر تكه‌هاي اين جورچين بپذيريم.]
1. Stephen Hawking
2. Jacob Bekenstein
3. Kip Thorne
4. John Preskill
5. Maulik Parikh
6. Frank Wilczek
7. Samuel Braunstein
8. Manas Patra
9. Erik Verlinde
10. Ted Jacobsen
11. Steve Giddings
بر‌گرفته از وب‌گاه دنياي فيزيك با عنوان
Information Paradox Simplified
به نشاني
http://physicsworld.com/cws/article/news/46848
برگردان به فارسي
ياسر شاپوري
Basetareha24@gmail.com
کلمات کليدي : سياه‌چاله پارادوكس گسيل اطلاعات
