คุณเคยได้ยินไหมว่าหลุมดำทำลายข้อมูลใด ๆ ทำไมนี่เป็นปัญหาใหญ่สำหรับฟิสิกส์?
ในสมัยของฉันสิ่งต่าง ๆ เรียบง่าย บาดแผลของฉันนั้นเย้ยหยันเกินกว่าจะตำหนิ นาธานฟเว่นเป็นกัปตันแห่งสันติสุขทุกวันทุกวัน …และหลุมดำเป็นหลุมที่ดำ โดยที่ฉันหมายถึงหลุมดำจะบีบอัดสสารและพลังงานให้เป็นเอกฐานที่หนาแน่นอย่างไม่ จำกัด และไม่ได้สร้างความขัดแย้งของข้อมูลที่มองไม่เห็น ใช่แล้ววันเหล่านั้นเป็นวันที่ดี
แต่วันเหล่านั้นจบลง ตอนนี้เป็นสีเทาทั้งหมด 50 เฉดโดยมีกฎของฟิสิกส์โน้มภายใต้กฎของฟิสิกส์อื่น ๆ “ Hashtag ไม่ใช่คริสเตียนของฉัน” สิ่งที่ฉันกำลังพูดถึงคือความขัดแย้งของข้อมูลหลุมดำ
ก่อนอื่นมาคุยกันข้อมูล เมื่อนักฟิสิกส์พูดคุยเกี่ยวกับข้อมูลพวกเขาจะเกี่ยวกับสถานะที่เฉพาะเจาะจงของทุกอนุภาคในจักรวาล: มวลตำแหน่งการหมุนอุณหภูมิคุณตั้งชื่อมัน ลายนิ้วมือที่ระบุถึงแต่ละคนโดยเฉพาะและความน่าจะเป็นที่พวกเขาจะทำในจักรวาล คุณสามารถเปลี่ยนอะตอมบดขยี้กัน แต่ฟังก์ชั่นคลื่นควอนตัมที่อธิบายพวกเขาจะต้องได้รับการเก็บรักษาไว้เสมอ
ฟิสิกส์ควอนตัมช่วยให้คุณทำงานทั้งจักรวาลไปข้างหน้าและข้างหลังตราบใดที่คุณย้อนกลับทุกอย่างในคณิตศาสตร์ของคุณ: คิดค่าใช้จ่ายความเท่าเทียมกันและเวลา นี่คือส่วนสำคัญ สมองใหญ่บอกเราว่าต้องมีข้อมูลอยู่ไม่ว่าอะไรจะเกิดขึ้น คิดเกี่ยวกับมันเหมือนพลังงาน คุณไม่สามารถทำลายพลังงานได้สิ่งที่คุณทำได้คือเปลี่ยนมัน
ทีนี้การสรุปหลุมดำ เกิดขึ้นตามธรรมชาติเมื่อดาวที่ใหญ่ที่สุดซึ่งมีมวลมากกว่าดวงอาทิตย์ถึง 20 เท่ายุบตัวลงอย่างรุนแรงและระเบิด ที่นี่มีความหนาแน่นของสสารสูงมากความเร็วในการหลบหนีสูงกว่าความเร็วแสง สิ่งที่น่าสนใจมีดิสก์สะสมมวลสารที่มีความร้อนมากหมุนวนรอบ ๆ ขอบฟ้าเหตุการณ์หลุมดำที่ซึ่งแสงสามารถถูกดึงเข้าสู่วงโคจรได้
ที่นี่เราได้รับหนึ่งในผลข้างเคียงที่แปลกประหลาดที่สุดจากสัมพัทธภาพ: การยืดเวลา ลองนึกภาพนาฬิกาที่ตกลงไปในหลุมดำเคลื่อนลึกเข้าไปในแรงโน้มถ่วงได้ดี ดูเหมือนว่าจะช้าลงเมื่อเข้าใกล้หลุมดำมากขึ้นและในที่สุดก็แข็งที่ขอบของขอบฟ้าเหตุการณ์ โฟตอนจากนาฬิกาจะยืดออกและสีของนาฬิกาจะเปลี่ยนเป็นสีแดง ในที่สุดมันจะจางหายไปเมื่อโฟตอนขยายออกไปเกินกว่าที่ดวงตาของเราสามารถตรวจจับได้
หากคุณสามารถจ้องมองไปที่หลุมดำเป็นเวลาหลายพันล้านปีคุณจะเห็นทุกสิ่งที่เคยสะสมมาติดอยู่ด้านนอกเหมือนกระดาษแข็ง คุณสามารถชี้นาฬิกา, ไททานิค, แรนเจอร์และ USS Cygnus และในทางทฤษฎีคุณสามารถระบุสถานะควอนตัมของอนุภาคและโฟตอนทุกอันที่เข้าไปในหลุมดำ เนื่องจากพวกเขากำลังจะใช้เวลาที่ไม่มีที่สิ้นสุดที่จะหายไปอย่างสมบูรณ์ทุกอย่างก็ดี
ข้อมูลของพวกเขาจะถูกเก็บไว้ตลอดไปบนพื้นผิวของหลุมดำ พวกเขาตายไปหมดแล้ว แต่ข้อมูลของพวกเขาซึ่งเป็นข้อมูลควอนตัมที่มีค่าของพวกเขานั้นปลอดภัยอย่างแท้จริง
หากคุณสามารถคลี่คลายหลุมดำคุณสามารถรับข้อมูลควอนตัมที่อธิบายทุกสิ่งที่หลุมดำเคยบริโภค และอย่างน้อยนั่นก็เป็นอย่างไรในสมัยก่อน
แต่ในปี 1975 ฮอว์คิงทิ้งระเบิดลง เขารู้ว่าหลุมดำมีอุณหภูมิในช่วงเวลาที่กว้างใหญ่พวกมันจะระเหยออกไปจนกว่าจะไม่มีอะไรเหลือ ปล่อยมวลและพลังงานกลับสู่จักรวาล ไม่น่าแปลกใจที่รู้จักกันในชื่อ Hawking Radiation
แต่ความคิดนี้สร้างความขัดแย้ง ข้อมูลเกี่ยวกับสิ่งที่เข้าไปในหลุมดำจะถูกรักษาไว้โดยการยืดเวลา แต่ด้วยมวลของหลุมดำที่ระเหยออกไป ในที่สุดมันจะหายไปอย่างสมบูรณ์และจากนั้นข้อมูลของเราจะไปที่ไหน ข้อมูลที่ไม่สามารถทำลายได้ ... ?
นี่ไม่ใช่จิ้งหรีดและนักดาราศาสตร์งงงวย พวกเขาทำงานกันมาหลายสิบปีเพื่อแก้ไขมัน มีตัวเลือกสนุก ๆ มากมายที่นี่:
หลุมดำจะไม่ระเหยเลยและ Hawking นั้นผิด
ข้อมูลภายในหลุมดำรั่วไหลออกมาในขณะที่รังสีฮอว์คิงกำลังหลบหนี
หลุมดำเก็บมันไว้จนสุดปลายและเมื่ออนุภาคสองอนุภาคสุดท้ายระเหยออกไปข้อมูลทั้งหมดก็จะถูกปล่อยกลับสู่จักรวาลทันทีทันใด
ทุกอย่างจะเข้าสู่บิตที่เป็นไปได้น้อยที่สุดและไม่มีอะไรหายไปหรือข้อมูลถูกบีบอัดในอวกาศด้วยกล้องจุลทรรศน์ซึ่งยังคงอยู่หลังจากหลุมดำนั้นระเหยไปหมดแล้ว
และบางทีนักฟิสิกส์ก็ไม่เคยคิดออก ฮอว์คิงเพิ่งเสนอแนวคิดใหม่เพื่อแก้ไขข้อขัดแย้งของข้อมูลหลุมดำ เขาแนะนำว่ามีวิธีที่การฉายรังสีฮอว์คิงใหม่อาจถูกตราตรึงโดยข้อมูลของสสารใหม่ที่ตกลงไปในหลุมดำ
ดังนั้นข้อมูลของทุกสิ่งที่ตกลงมาจะถูกเก็บรักษาไว้โดยรังสีที่ส่งออกกลับไปยังจักรวาลและแก้ไขความขัดแย้ง นี่คือลางสังหรณ์เนื่องจากไม่มีการตรวจจับรังสีฮอว์คิงเอง เราห่างไกลจากการรู้ว่านี่เป็นไปในทิศทางที่ถูกต้องหรือไม่แม้ว่าจะมีวิธีแก้ไขข้อขัดแย้งก็ตาม
ในสถานการณ์เช่นนี้เราเตือนว่าเราเข้าใจจักรวาลเพียงเล็กน้อย บางแง่มุมของความเข้าใจของเราเกี่ยวกับกระบวนการทั้งหมดนี้ไม่ชัดเจนและจะต้องใช้นักสืบและการทดลองมากขึ้นเพื่อเข้าใกล้ความจริงมากขึ้น
ข้อมูลใดที่ต้องการถูกทำลายจากจักรวาลไปตลอดกาล? บอกความลับของคุณให้เราทราบในความคิดเห็นด้านล่าง
พอดคาสต์ (เสียง): ดาวน์โหลด (ระยะเวลา: 6:16 - 5.7MB)
สมัครสมาชิก: Apple Podcasts | Android | RSS
พอดคาสต์ (วิดีโอ): ดาวน์โหลด (ระยะเวลา: 6:41 - 79.2MB)
สมัครสมาชิก: Apple Podcasts | Android | RSS
