مفارقة معلومات الثقب الأسود

مفارقة معلومات الثقب الاسود[1] هي ظاهرة ملحوظة تنتج بسبب مزج مباديء ميكانيكا الكم مع مباديء النسبية العامة والتي تشير إلى اضمحال المعلومات المادية بشكل تام داخل ثقب أسود وبالتالي، تحليل الحالة المادية إلى حالتها المادية نفسها. وهذا امر مثير للجدل لانها تنتهك أهم المباديء العلمية التي تفترض ان المعلومات الكاملة لاي نظام مادي في زمن ما تحدد ماهيته في كل الازمان.[2][3] فالفرضية الاساسية في علم ميكانيكا الكم هو ان المعلومات الكاملة لاي نظام محددة في دالتها الموجية ولا تتغير حتى تنهار هذه الدالة. ويتم تحديد تطور الدالة الموجية بمعامل وحدوي. وهنا، الوحدوي تعني ان المعلومات لا تتغير بالمعنى الكمي. وهذا من اشد حالات الحتمية. طرحت هذه المفارقة بعد ورقة ستيفن هوكنج البحثية عام 1974 والتي جاءت بعنوان black holes explosions، لاحظ ستيفن هوكنج أن الثقوب السوداء تشع طيف حراري يتبع إشعاع الجسم الأسود إلى أن تتبخّر وتختفي كلياً بمدّة طويلة جداً. هوكنج إدعى أن إشعاعاته هي مجرد فوتونات لا تحوي أية معلومات منتهكاً بذلك أحد أهم أسس وقواعد ميكانيك الكم، وهو مبدأ انحفاظ المعلومات، ظهرت عدة حلول لهذه المفارقة كان أبرزها حل الفيزيائي الهولندي جيرارد تي هوفت والذي بنى نموذج رياضي يوضح به كيفيًة انحفاظ المعلومات وعودتها إلى الكون

رسم تخيلي لثقب اسود

الحلول المقترحة
  • المعلومات مفقودة بلا رجعة[4][5]

المميزات: يبدو هذا الحل وكأنه نتيجة مباشرة للحسابات غير الجدلية نسبيًا القائمة على الجاذبية شبه الكلاسيكية. العيوب: يبدو هذا الحل انتهاكًا لحالة الوحدوية. (رأى الفيزيائيون توماس بانكس وليونارد سسكيند ومايكل بيسكين أن هذا الحل ينتهك أيضًا حفظ أو محلية الطاقة والزخم؛ ولكن لا يبدو هذا الرأي صحيحًا بالنسبة للأنظمة التي تحظى بعدد كبير من درجات الحرية).

  • المعلومات تتسرب تدريجيًا خلال فترة تلاشي الثقب الأسود[4][5]

المميزات: يعتبر حلًا جذابًا بشكل بديهي؛ إذ إنه يتشابه مع استعادة المعلومات، بشكل كيفي، في عملية الاحتراق التقليدية. العيوب: يتطلب هذا الحل انحرافًا كبيرًا عن الجاذبية الكلاسيكية وشبه الكلاسيكية، التي لا تسمح للمعلومات أن تتسرب من الثقب الأسود، حتى بالنسبة للثقوب السوداء الكبيرة التي يُتوقع أن تكون تقديراتها التقريبية الكلاسيكية، وشبه الكلاسيكية، تقديرات جيدةً. [6]

  • المعلومات تهرب فجأةً خلال المرحلة النهائية من تلاشي الثقب الأسود[4][5]

المميزات: نحتاج في هذا الحل إلى انحراف كبير عن الجاذبية الكلاسيكية، وشبه الكلاسيكية، فقط في الأنظمة التي يُتوقع أن تكون آثار الجاذبية الكمية سائدةً فيها. العيوب: يجب أن يكون هناك ثقب أسود صغير جدًا قادر على تخزين كمية عشوائية من المعلومات، قبل الهروب المفاجئ للمعلومات مباشرةً، ما يؤدي إلى انتهاك حد بيكينشتاين.

  • المعلومات تُخزن في بقايا حجم بلانك للثقب الأسود[4][5]

المميزات: ليس هناك حاجة إلى آلية لهروب المعلومات في هذا الحل. العيوب: لاحتواء المعلومات من أي ثقب أسود متلاشي، يجب أن تحظى البقايا بعدد لا نهائي من الحالات الداخلية. رأى بعض العلماء إمكانية وجود كمية لا نهائية من أزواج هذه البقايا؛ نظرًا لأنها صغيرة ولا يمكن تمييزها من منظور نظرية الحقل الفعال منخفض الطاقة.[7]

  • المعلومات تُخزن في بقايا كبيرة للثقب الأسود[8][9]

المميزات: يزداد حجم البقايا طبقًا للحجم الأولي للثقب الأسود، لذلك ليس هناك حاجة لوجود عدد لا نهائي من الحالات الداخلية. العيوب: يجب أن يتوقف إشعاع هوكينغ قبل أن يصل الثقب الأسود إلى حجم بلانك، ما يستلزم انتهاكًا للجاذبية شبه الكلاسيكية على المستوى الكبير.

  • المعلومات تُخزن في كون ناشئ منفصل عن كوننا[10][5]

المميزات: تتنبأ نظرية أينشتاين-كارتان للجاذبية، بهذا السيناريو، والتي توسع النسبية العامة لتشمل للمواد ذات الزخم الزاوي الداخلي (اللف المغزلي). ولا توجد حاجة إلى أي انتهاك للمبادئ العامة للفيزياء في هذا الحل. العيوب: من الصعب أن نختبر نظرية أينشتاين-كارتان لأن التنبؤات الخاصة بها مختلفة بشكل كبير عن تنبؤات النسبية العامة فقط عند الكثافات شديدة الارتفاع.

  • المعلومات تُشفَّر في الارتباطات بين الماضي والمستقبل[11][12]

المميزات: تعتبر الجاذبية شبه الكلاسيكية كافيةً في هذا الحل؛ فهذا الحل لا يعتمد على تفاصيل الجاذبية الكمية (والتي ما زالت غير مفهومة بشكل جيد). العيوب: يتعارض هذا الحل مع النظرة البديهية للطبيعة بصفتها كيانًا يتطور بمرور الزمن.

انظر أيضا

مراجع
  1. The short form "ínformation paradox" is also used for the Arrow information paradox.
  2. Hawking, Stephen (2006)، The Hawking Paradox، قناة ديسكفري، مؤرشف من الأصل في 12 نوفمبر 2013، اطلع عليه بتاريخ 13 أغسطس 2013.
  3. Overbye, Dennis (12 أغسطس 2013)، "A Black Hole Mystery Wrapped in a Firewall Paradox"، نيويورك تايمز، مؤرشف من الأصل في 15 يونيو 2018، اطلع عليه بتاريخ 12 أغسطس 2013.
  4. Giddings, Steven B. (1995)، "The black hole information paradox"، Particles, Strings and Cosmology، Johns Hopkins Workshop on Current Problems in Particle Theory 19 and the PASCOS Interdisciplinary Symposium 5، arXiv:hep-th/9508151، Bibcode:1995hep.th....8151G.
  5. Preskill, John (1992)، Do Black Holes Destroy Information?، International Symposium on Black Holes, Membranes, Wormholes, and Superstrings، arXiv:hep-th/9209058، Bibcode:1993bhmw.conf...22P.
  6. Nikolic, Hrvoje (2015)، "Violation of unitarity by Hawking radiation does not violate energy-momentum conservation"، Journal of Cosmology and Astroparticle Physics، 2015 (4): 002، arXiv:1502.04324، Bibcode:2015JCAP...04..002N، doi:10.1088/1475-7516/2015/04/002، S2CID 44000069.
  7. Giddings, Steven B. (1998)، "Comments on information loss and remnants"، Physical Review D، 49 (8): 4078–4088، arXiv:hep-th/9310101، Bibcode:1994PhRvD..49.4078G، doi:10.1103/PhysRevD.49.4078، PMID 10017412، S2CID 17746408.
  8. Giddings, Steven (1992)، "Black Holes and Massive Remnants"، Physical Review D، 46 (4): 1347–1352، arXiv:hep-th/9203059، Bibcode:1992PhRvD..46.1347G، doi:10.1103/PhysRevD.46.1347، PMID 10015052، S2CID 1741527.
  9. Nikolic, Hrvoje (2015)، "Gravitational crystal inside the black hole"، Modern Physics Letters A، 30 (37): 1550201، arXiv:1505.04088، Bibcode:2015MPLA...3050201N، doi:10.1142/S0217732315502016، S2CID 62789858.
  10. Nikodem J. Popławski (2010)، "Cosmology with torsion: An alternative to cosmic inflation"، Physics Letters B، 694 (3): 181–185، arXiv:1007.0587، Bibcode:2010PhLB..694..181P، doi:10.1016/j.physletb.2010.09.056.
  11. Hartle, James B. (1998)، "Generalized Quantum Theory in Evaporating Black Hole Spacetimes"، Black Holes and Relativistic Stars: 195، arXiv:gr-qc/9705022، Bibcode:1998bhrs.conf..195H.
  12. Nikolic, Hrvoje (2009)، "Resolving the black-hole information paradox by treating time on an equal footing with space"، Physics Letters B، 678 (2): 218–221، arXiv:0905.0538، Bibcode:2009PhLB..678..218N، doi:10.1016/j.physletb.2009.06.029، S2CID 15074164.
  • بوابة علم الفلك
This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.