Ahli fizik hidup yang paling terkenal telah mencadangkan cara baru untuk menyelesaikan salah satu teka-teki yang paling membingungkan dalam fizik moden: Bolehkah lubang hitam menghapus maklumat dari alam semesta? Menurut Stephen Hawking dan kolaboratornya, jawapannya mungkin tidak-jika anda memberikan lubang hitam kepala rambut yang subur.
Kandungan Terkait
- Melarikan diri dari Abyss Black Hole!
- Adakah Angkasawan Akan Bertahan Perjalanan Sepintas Lalu Melalui Lubang?
"Sama ada atau tidak ini jawapan akhir sama sekali tidak jelas kepada kami, " kata pengarang bersama Malcolm Perry, seorang ahli fizik teori di University of Cambridge. "Kami mengatakan bahawa ia satu langkah dalam perjalanan."
Huraian paling asas mengenai lubang hitam menyatakan bahawa apa yang masuk tidak pernah keluar. Berdasarkan teori relativiti umum Einstein, yang menggambarkan bagaimana graviti menjejaskan alam semesta, lubang hitam sangat besar sehingga sesuatu yang melintasi ujungnya, atau cakrawala peristiwa, ditarik dan hilang selama-lamanya, bahkan cahaya.
Kemudian pada tahun 1970-an, Hawking mendapati bahawa lubang hitam sendiri boleh hilang. Terima kasih kepada ramalan mekanik kuantum, ahli fizik berfikir ruang bukanlah vakum tetapi dipenuhi dengan zarah-zarah maya yang berkedip dalam dan keluar dari kewujudan. Zarah-zarah ini muncul secara berpasangan yang ditakdirkan untuk dihapuskan sebaik sahaja ia bersentuhan dengan satu sama lain. Tetapi jika pasangan itu muncul di kedua-dua belah cakrawala acara lubang hitam, seseorang akan ditelan dan yang lain memancar ke angkasa.
Sinaran melarikan diri mencuri tenaga dari lubang hitam ketika ia berangkat, sehingga lubang hitam kehilangan massa dari masa ke masa. Ia akhirnya menguap daripada kewujudan. Menurut pengiraan Hawking, sinaran berlarutan - satu-satunya jejak lubang hitam yang hilang - tidak mengandungi maklumat yang berguna tentang bagaimana lubang hitam terbentuk dan apa yang dimakan.
Itulah masalah bagi ahli fizik yang berharap untuk menyatukan kerelatifan dengan mekanik kuantum, yang mana kebanyakan pakar mengatakan melarang kehilangan maklumat. Hancurkan ensiklopedia, membakarnya atau hilangkannya ke graviti yang sangat kuat dari lubang hitam, dan sisa-sisanya mesti mengandungi petunjuk yang, secara teori, membenarkan pita itu digali semula dan kandungan asalnya diketahui.
Untuk mencari kebolehulangan ini, Hawking meninjau semula pengiraan asalnya. Pada masa itu dia mencadangkan sinaran lubang hitam, teorema matematik telah melukis lubang hitam sebagai entiti yang tidak layak apabila dilihat dari luar. Semua yang boleh diukur adalah jisim dan caj keseluruhan lubang hitam, serta seberapa cepat ia berputar.
Kerja baru, yang diterbitkan dalam talian minggu ini ke arxiv.org tapak cetakan pra-, memberikan raksasa kosmik tambahan yang membezakan ciri-ciri yang dikenali sebagai "rambut, " dalam kes ini, perubahan minit dalam vakum di luar cakrawala acara.
"Kami menunjukkan bahawa jika anda membuang sesuatu di lubang hitam dengan betul, anda boleh menanam rambut, " kata ahli fizik teori Andrew Strominger dari Universiti Harvard. Dia dan rakan-rakannya menggambarkannya dengan zarah yang dikenakan.
Seperti tenaga, caj elektrik tidak boleh dicipta atau dimusnahkan. Oleh kerana caj mesti dipelihara di alam semesta, Hawking dan pengarangnya mencadangkan bahawa zarah bercas yang menyeberang cakera acara boleh meninggalkan jejak mereka dalam ruang dalam bentuk zarah-zarah pelik yang dipanggil cahaya foton lembut yang tidak mempunyai tenaga. Fotonya yang aneh ini mengubah vakum ruang masa dan membolehkannya menyimpan maklumat tentang zarah asal.
Hawking dan rakan-rakannya mencadangkan bahawa vakum diubah mungkin menyimpan maklumat mengenai objek tiga dimensi di permukaan lubang hitam, dengan cara yang sama bahawa hologram bertindak sebagai perwakilan 3D imej rata.
"Sama ada matematik relativiti umum membolehkan yang agak halus, " kata Lee Smolin, seorang ahli fizik teori di Institut Perimeter untuk Fizik Teoritis. Smolin bukannya menyokong penjelasan kuantum lubang hitam berdasarkan pusat mereka dan bukannya tepi mereka, sambil menambah bahawa dia akan mencari pakar lain untuk memeriksa matematik pada kertas baru.
Tiada siapa yang telah melaporkan kesilapan dalam pengiraan, tetapi kebimbangan telah mula muncul bahawa teori itu tidak lengkap. Sabine Hossenfelder dari Institut Nordik untuk Fizik Teoritis menanyakan berapa banyak maklumat yang dicadangkan rambut lembut yang boleh dicadangkan. Dia juga menegaskan bahawa kertas itu tidak menjelaskan bagaimana rambut yang akan hilang dengan lubang hitam sebaik sahaja ia menguap, akan memindahkan maklumat mereka kepada sinaran yang masih ada.
"Saya sama sekali tidak yakin bahawa idea baru yang dicadangkan oleh Hawking, Perry, dan Strominger menyelesaikan masalah kehilangan maklumat, " dia menulis di blog Backreaction. "Tetapi nampaknya satu jalan yang menarik yang bernilai penjelajahan lebih lanjut. Dan saya pasti kami akan melihat penerokaan lanjut. "
