فهرست مطالب
برخی دانشمندان پیشنهاد کردهاند که کل جهان ما درون یک سیاهچاله قرار گرفته و مشاهدات ما نتیجه فرآیندهای رخداده در مرز آن است، اگرچه این فرضیه جهان هولوگرافیک هنوز شواهد قانعکنندهای ندارد.
به گزارش سرویس علمی تکناک، سیاهچالهها از مرموزترین و شگفتانگیزترین اجرام کیهانی محسوب میشوند. با وجود پیشرفتهای گسترده در شناخت آنها، همچنان فهم ما از فیزیک را به چالش میکشند.
برای حل برخی پارادوکسهای آشکار شده هنگام مطالعه سیاهچالهها، فیزیکدانان نظریههای عمیقتری ارائه کردهاند؛ از جمله این فرضیه که جهان ما ممکن است هولوگرافیک باشد، بهطوری که تمام آنچه مشاهده و درک میکنیم، در مرز جهان ما رمزگذاری شده و جهان سهبعدی ما در واقع بازنمایی یک جهان دوبعدی است. برخی حتی پیشنهاد دادهاند که ممکن است جهان ما درون یک سیاهچاله متعلق به جهانی بزرگتر جای گرفته باشد.
سیاهچالهها، محصول فروپاشی ستارگان بسیار پرجرم، مناطقی از فضا هستند که گرانش آنها آنچنان شدید است که حتی نور نمیتواند از آن فرار کند. این ویژگیها چالشهایی در مطالعه ترمودینامیکی آنها ایجاد کرده است. وضعیت نهایی یک سیاهچاله در تعادل تنها به سه پارامتر بستگی دارد: جرم، تکانه زاویهای و بار الکتریکی.
ژان پیر لومینه، اخترفیزیکدان فرانسوی، توضیح میدهد که در چارچوب نسبیت عام کلاسیک، سیاهچاله از فرار هر ذره یا تابش جلوگیری میکند. برای ناظری بیرونی، عبور یک جسم از افق رویداد به معنای از دست رفتن تمام اطلاعات درباره ویژگیهای ماده آن است و تنها مقادیر جدید M (جرم)، J (تکانه زاویهای) و Q (بار الکتریکی) حفظ میشوند. بدین ترتیب، سیاهچاله حجم عظیمی از اطلاعات را در خود میبلعد.
حتما بخوانید: کشف قدرتمندترین درخشش یک سیاهچاله در تاریخ بشر + ویدیو
01
از 02تابش هاوکینگ
اگرچه این مفهوم به نظر ساده میآید، اما جرم عظیم سیاهچالهها طبق قانون اول ترمودینامیک مستلزم داشتن دماست و مطابق قانون دوم، باید تابش گرمایی داشته باشند. استیفن هاوکینگ نشان داد که سیاهچالهها تابشی تولید میکنند (که به تابش هاوکینگ مشهور است) و این تابش در مرز سیاهچاله شکل میگیرد.
هاوکینگ به پارادوکس مهمی اشاره کرد: اگر سیاهچاله تبخیر شود، بخش قابل توجهی از اطلاعات آن برای همیشه از دست میرود. تابش گرمایی سیاهچاله اطلاعات ماده بلعیدهشده را بازتولید نمیکند و این فقدان اطلاعات با اصل یگانگی در مکانیک کوانتومی در تضاد است؛ بر اساس معادله شرودینگر، سیستمهای فیزیکی نمیتوانند اطلاعات بسازند یا نابود کنند.
بیشتر بخوانید: نخستین شبیهسازی فرایند جذب ماده توسط سیاهچاله با ابررایانهها
این موضوع به «پارادوکس اطلاعات سیاهچاله» مشهور است و با توجه به اینکه قوانین شناختهشده جهان را نقض میکند، موضوع بررسی و بحثهای گسترده بوده است. یکی از راهحلهای پیشنهادی با بررسی ترمودینامیک سیاهچالهها در چارچوب نظریه ریسمان مطرح شد.
جرارد هوفت نشان داد که مجموع درجات آزادی یک سیاهچاله با سطح افق آن و نه با حجم آن نسبت مستقیم دارد، و این امکان بررسی آنتروپی سیاهچاله را فراهم میکند. از منظر اطلاعات، هر بیت معادل چهار واحد پلانک است و این دیدگاه منجر به فرمول بکنشتاین-هاوکینگ برای آنتروپی شد.
برای ناظر خارجی، اطلاعات مرتبط با آنتروپی سیاهچاله، که پیشتر توسط ساختار سهبعدی اجسامی که از افق رویداد عبور کردهاند، نگهداری میشد، گم شده به نظر میرسد؛ اما در این مدل، اطلاعات روی سطح دوبعدی سیاهچاله بهصورت هولوگرافیک رمزگذاری شده است.
هوفت نتیجه گرفت که اطلاعات بلعیدهشده توسط سیاهچاله میتواند در فرآیند تبخیر کوانتومی به طور کامل بازیابی شود. اگرچه این نتیجه از یک جهت مطمئنکننده است (سیاهچالهها قانون دوم ترمودینامیک را نقض نمیکنند)، اما به ایدهای شگفتانگیز منجر شد که فیزیک یک حجم سهبعدی میتواند در مرز دوبعدی آن توصیف شود.
02
از 02جهان هولوگرافیک
اگرچه این مسئله درباره فضای خارج از سیاهچاله صادق نیست، برخی دانشمندان پیشنهاد کردهاند که کل جهان ممکن است خود یک سیاهچاله باشد، جایی که تمامی فرآیندها در مرز آن رخ میدهد و مشاهدات ما نتیجه این تعاملات هستند. این ایده بسیار جسورانه است و ایدههای همراه با آن حتی عجیبترند، از جمله اینکه گرانش ممکن است بهعنوان نیرویی ناشی از آنتروپی درهمتنیدگی در مرز جهان ظهور کند. این نظریه بهترین توضیح برای جهان ما نیست و فیزیک استاندارد همچنان توصیف دقیقتری از جهان قابل مشاهده ارائه میدهد، با این حال دلایلی وجود دارد که برخی آن را جدی میگیرند.
برای مطالعه بیشتر: مشاهده فوران یک سیاهچاله ابرجرم
برای مثال، برای صحت این مدل، شعاع هابل جهان (شعاع قابل مشاهده جهان ما) باید با شعاع شوارتزشیلد برابر باشد، یعنی اندازه سیاهچالهای که در صورت فشرده شدن تمام ماده جهان به یک نقطه ایجاد میشود. این دو مقدار به شکل شگفتآوری نزدیک به هم هستند، اگرچه ممکن است فقط یک تصادف کیهانی باشد.
علاوه بر این، شواهد دیگری نیز وجود دارد که نشان میدهد ممکن است ما درون سیاهچالهای از یک جهان بزرگتر زندگی کنیم. با این حال، چه شما یک جسم سهبعدی در فضا-زمان مرسوم باشید و چه تصویر هولوگرافیک دوبعدی از یک جهان بزرگتر، تا زمانی که این نظریه شواهد و پیشبینیهای قانعکنندهای فراتر از درک فعلی فیزیک ارائه ندهد، جای نگرانی برای بحران وجودی نیست.
