دانشیار

سیاهچاله ها و پارادوکس اطلاعات

نظریه ریسمان ها ممکن است پرده از راز عمیقترین پارادوکس های فیزیک سیاهچاله ها بردارد مثل پارادوکس اطلاعات .

هاوکینگ عنوان کرد که سیاه چاله ها کاملاً سیاه نیستند بلکه از طریق پدیده تونل زنی مقادیر کمی تابش از خود متصاعد می کنند بر طبق نظریه کوانتمی همواره شانس کوچکی وجود دارد که تابش بتواند ازچنگ گرانش سیاهچاله فرارکند . به این نشت آهسته نشت هاوکینگ می گویند.

این تابش به نوبه خود دارای دمایی خاص است که به مساحت افق رویداد یک سیاهچاله متناسب است. هاوکینگ نسخه ای کلی از این معادله را ارائه داد . به هر حال یک نسخه دقیق از این نتیجه نیازبه استفاده ازقدرت کامل مکانیک آماری دارد . براساس شمارش حالات کوانتمی سیاه چاله ها

اما چگونه می توان حالات کوانتمی یک سیاهچاله را شمارش کرد ؟

درنظریه انیشتین سیاهچاله ها کاملاً آرام هستند بنابراین شمردن حالات کوانتمی آنها بسیار مشکل خواهد بود .

دکتر کامران وفا به کمک هاوکینگ می آید

دکتر کامران وفا تصمیم گرفت تا با استفاده از نظریه M یک سیاه چاله را مورد مطالعه قرار دهد . از آنجا که کار با سیاهچاله به خودی خود سخت بود . او مسیردیگری را پیش گرفت . و پرسش هوشمندانه ای را مطرح ساخت . همزاد یک سیاهچاله چیست ؟ « همانطور که یک الکترون همزاد یک تک قطبی مغناطیسی تلقی می شود . تنها با آزمایش کردن یک الکترون در یک میدان الکتریکی ضعیف که کار ساده ای است می توان یک تک قطبی که در میدان مغناطیسی بسیار قوی قرارگرفته است را مورد تحلیل قرارداد . پس دکتر وفا به دنبال همزادی برای سیاه چاله گشا تا کار را آسان تر کند . پس وی با انجام مجموعه ای از عملیات ریاضی توانست نشان دهد که همزاد سیاه چاله ها مجموعه ای از پوسته های یک بعدی « یعنی ریسمان » و پنج بعدی هستند .

این مسأله دانشمندان از جمله هاوکینگ را آسوده خاطر کرد چراکه نحوه شمارش حالات کوانتومی این پوسته ها از قبل شناخته شده بود . زمانی که کامران وفا حالات کوانتمی سیاه چاله را محاسبه می کرد . متوجه شد که پاسخ به دست آمده به دقت نتایج هاوکینگ را مجدداً استخراج می کند .

اما پارادوکس اطلاعات

هاوکینگ معتقد بود هرگاه چیزی وارد سیاه چاله شود تمام اطلاعات را که باخود حمل می کند برای همیشه از دست می دهد . و هرگز بازنمی گردند وتنها چیزی که می توان از سیاهچاله بدست آورد جرم ، اسپین و بار آن است . اینکه چه چیز را به داخل سیاهچاله می اندازیم مهم نیست به هر حال تمام اطلاعات مربوط به آن از دست می رود .

هاوکینگ می گوید : اغلب فیزیکدانان تمایل دارند باورکنند که اطلاعات از بین نرفته اند زیرا این باور جهان را امن و قابل پیش بینی می کند اما من عقیده دارم اگر نسبیت عام انیشتین را جدی بگیریم باید این احتمال را در نظربگیریم که فضا – زمان خودر ا در گره هایی مقید کرده و اینکه اطلاعاد در پیچ تاب ها گم شوند . امروزه تعیین اینکه آیا اطلاعات واقعاً گم می شوند یا نه یکی از پرسش های اصلی فیزیک نظری است .

اما نظریه پردازان ریسمان اعتقاد به از بین رفتن اطلاعات ندارند بلکه اعتقاد دارند اطلاعات می تواند به گونه ای در یکی از ابعاد ذخیره شود . اگر یک کتاب را به درون سیاه چاله ای پرتاب کنیم می توانیم تصور کنیم که اطلاعات درون کتاب در فرم نوسانات کوچکی که در تابش هاوکینگ یک سیاه چاله تبخیرشونده وجود دارند به تدریج به درون جهان ما رسوخ می کنند یا شاید این اطلاعات از درون یک سفیدچاله در طرف دیگر سیاه چاله مجدداً بیرون بیایند .

هاوکینگ حرف خود را پس گرفت

سرمقاله نیویورک تایمز در سال 2004 به استیفان هاوکینگ اختصاص یافت او در مقابل دوربین های تلویزیون اعلام کرد که در مورد پارادوکس اطلاعات اشتباه کرده است . او با انجام مجدد برخی از محاسبات پیشین خود دریافت که اگر یک شیء مثلاً یک کتاب به درون سیاهچاله ای بیفتد . ممکن است میدان تابش منتشر شده را مختل سازد و به این ترتیب اطلاعات به جهان ما بازگردد .

این مسئله هاوکینگ را در گروه فیزیکدانان کوانتمی قرارداد ، کسانی که عقیده دارند اطلاعات نمی تواند گم شود ، شاید اطلاعات به یک جهان موازی دیگر منتقل شوند پس تا زمانی که نظریه ریسمانی کامل نشده باشد ومحاسبات کامل گرانش کوانتمی انجام نگرفته باشد هیچ کس نمی تواند ادعا کند که این پارادوکس حل شده است .