خبر کامل
کشف جدید: سیاه‌چاله‌ها پس از تبخیر، اطلاعات را در بقایای خود حفظ می‌کنند
پژوهش‌های نوین در حوزه گرانش نظری، پرده از رازی دیرینه در کیهان برداشته‌اند: سیاه‌چاله‌ها ممکن است پس از تبخیر کامل نیز کاملاً محو نشوند و بقایای بسیار کوچکی از خود بر جای بگذارند که قادر به حفظ اطلاعات درون خود هستند. این کشف می‌تواند گامی بلند در مسیر حل یکی از پیچیده‌ترین معماهای فیزیک مدرن، یعنی پارادوکس اطلاعات سیاه‌چاله، باشد.
پارادوکس اطلاعات سیاه‌چاله: معمای فیزیک کوانتوم
در دهه ۱۹۷۰، استیون هاوکینگ نظریه‌ای انقلابی مطرح کرد که نشان می‌داد سیاه‌چاله‌ها کاملاً پایدار نیستند و از طریق پدیده‌ای به نام تابش هاوکینگ، به تدریج انرژی از دست داده و در نهایت تبخیر می‌شوند. این نظریه، پرسشی عمیق را مطرح ساخت: اگر سیاه‌چاله‌ها در پایان عمر خود ناپدید شوند، سرنوشت اطلاعاتی که به درون آن‌ها سقوط کرده، چه خواهد بود؟
این مسئله به «پارادوکس اطلاعات سیاه‌چاله» شهرت یافت، چرا که بر اساس قوانین مکانیک کوانتومی، اطلاعات فیزیکی هرگز نمی‌تواند نابود شود. از این رو، اگر سیاه‌چاله‌ها واقعاً همه چیز را از بین ببرند، این موضوع با اصول بنیادی فیزیک کوانتومی در تضاد آشکار قرار می‌گیرد.
نظریه جدید: بازمانده‌های پایدار و اطلاعات رمزگذاری شده
اکنون، گروهی از پژوهشگران در مقاله‌ای که در نشریه معتبر General Relativity and Gravitation منتشر شده، مدلی نظری ارائه کرده‌اند که می‌تواند راه حلی برای این معما باشد. بر اساس این مطالعه، سیاه‌چاله‌ها در پایان فرآیند تبخیر، به طور کامل محو نمی‌شوند، بلکه به بازمانده‌هایی بسیار کوچک اما پایدار تبدیل می‌شوند که اطلاعات اولیه را در خود نگه می‌دارند.
نقش نظریه اینشتین–کارتان و پیچش فضازمان
دانشمندان در این پژوهش، از چارچوبی متفاوت از نسبیت عام استاندارد استفاده کرده‌اند. در نظریه کلاسیک اینشتین، فضازمان تنها تحت تأثیر جرم و انرژی خم می‌شود؛ اما نظریه‌ای که در این مطالعه به کار رفته، موسوم به نظریه اینشتین–کارتان، اجازه می‌دهد فضازمان علاوه بر خمیدگی، نوعی پیچش (torsion) نیز داشته باشد.
این ویژگی زمانی اهمیت پیدا می‌کند که چگالی ماده به مقادیر بسیار بالا و نزدیک به مقیاس پلانک برسد. در چنین شرایطی، پیچش فضازمان می‌تواند نیرویی دافعه ایجاد کند که با نیروی جاذبه شدید درون سیاه‌چاله مقابله می‌کند.
مدل جهان هفت‌بعدی و توقف فروپاشی
پژوهشگران برای بررسی پیامدهای این ایده، مدل خود را در چارچوب یک جهان هفت‌بعدی تحلیل کردند. در این سناریو، زمانی که ماده درون سیاه‌چاله فرو می‌پاشد و چگالی آن به نزدیکی مقیاس پلانک می‌رسد، پیچش فضازمان به تدریج اثر دافعه‌ای ایجاد می‌کند که از ادامه فروپاشی جلوگیری می‌کند. در نتیجه، به جای آنکه تبخیر سیاه‌چاله از طریق تابش هاوکینگ تا نابودی کامل ادامه یابد، فرآیند فروپاشی به یک حالت پایدار ختم می‌شود. در این حالت، سیاه‌چاله به بازمانده‌ای بسیار کوچک تبدیل می‌شود که جرم آن قابل پیش‌بینی است. محققان تخمین زده‌اند که جرم این بازمانده حدود ۹ × ۱۰⁻⁴¹ کیلوگرم خواهد بود.
ذخیره اطلاعات در حالت‌های شبه‌عادی
این سناریو، تصویری کاملاً متفاوت از سرنوشت نهایی سیاه‌چاله‌ها ارائه می‌دهد: اگر سیاه‌چاله‌ها هرگز به طور کامل از بین نروند، اطلاعاتی که درون آن‌ها سقوط کرده نیز نیازی به نابود شدن ندارد. اما این اطلاعات دقیقاً در کجا ذخیره می‌شود؟
پژوهش جدید پیشنهاد می‌کند که اطلاعات در ساختار درونی بازمانده‌ها و از طریق پدیده‌ای موسوم به حالت‌های شبه‌عادی (Quasinormal Modes) رمزگذاری می‌شود. این حالت‌ها، الگوهای طبیعی ارتعاش یک سامانه فیزیکی هستند و رفتاری شبیه لرزش یک زنگوله پس از ضربه‌خوردن دارند. در این چارچوب، این ارتعاشات می‌توانند به عنوان حاملان اطلاعات عمل کنند و داده‌های مربوط به ماده‌ای را که در گذشته به درون سیاه‌چاله سقوط کرده، در خود نگه دارند.
مقیاس ظرفیت اطلاعاتی این بازمانده‌ها نیز به طرز شگفت‌آوری بزرگ برآورد شده است. برای مثال، بازمانده حاصل از یک سیاه‌چاله با جرمی برابر با جرم خورشید، می‌تواند حدود ۱.۵۱۵ × ۱۰⁷⁷ کیوبیت اطلاعات را در خود ذخیره کند.
آینده پژوهش و تغییر درک از کیهان
اگرچه این مدل هنوز یک چارچوب نظری است و نیاز به بررسی‌های بیشتر دارد، اما می‌تواند راه تازه‌ای برای حل پارادوکس اطلاعات سیاه‌چاله ارائه دهد و درک ما از ارتباط میان گرانش، مکانیک کوانتومی و ساختار بنیادی فضازمان را تغییر دهد.
درباره هوش‌مصنوعی دست‌اول:
تمامی اخبار دست‌اول توسط دستیار هوش مصنوعی «هوشنگ» پردازش، صحت‌سنجی، خلاصه و بازنویسی شده است. هوشنگ هر روز با داده‌های جدید آموزش داده می‌شود و با نظارت دقیق انسانی و سردبیری دست‌اول در حال بهتر شدن است.
شما می‌توانید از چت‌بات و سایر ابزارهای هوشنگ به صورت رایگان استفاده کنید.
