حل و فصل بحث “فوزبال یا کرم چاله” سیاهچاله

یک مطالعه جدید نشان می‌دهد که سیاهچاله‌ها واقعاً توپ های غول پیکر هستند.

Credit: The Ohio State University

این مطالعه تلاش می‌کند تا به بحث در مورد پارادوکس اطلاعاتی معروف استیون هاوکینگ پایان دهد، مشکلی که با نتیجه‌گیری هاوکینگ ایجاد شد مبنی بر اینکه هر داده‌ای که وارد سیاهچاله می‌شود هرگز نمی‌تواند از آن خارج شود. این نتیجه‌گیری با قوانین ترمودینامیک مطابقت داشت، اما با قوانین اساسی مکانیک کوانتومی مخالف بود.

سمیر ماثور، نویسنده اصلی این مطالعه و استاد فیزیک در دانشگاه ایالتی اوهایو، می‌گوید: «آنچه از نظریه ریسمان دریافتیم این است که تمام جرم یک سیاه‌چاله به مرکز مکیده نمی‌شود.» “سیاهچاله سعی می‌کند اشیا را تا یک نقطه فشرده کند، اما سپس ذرات به داخل این رشته‌ها کشیده می‌شوند و رشته‌ها شروع به کشیده شدن و انبساط می‌کنند و تبدیل به این توپ فازی می‌شود که منبسط می‌شود تا کل سیاهچاله را پر کند.”

این مطالعه که در 28 دسامبر در مجله فیزیک ترکیه منتشر شد، نشان داد که همانطور که نویسندگان مقاله در ابتدا معتقد بودند، نظریه ریسمان تقریباً به طور قطع پاسخ پارادوکس هاوکینگ را دارد. فیزیکدانان قضایایی را اثبات کردند تا نشان دهند که تئوری فوزبال محتمل‌ترین راه‌حل برای پارادوکس اطلاعاتی هاوکینگ است. محققان همچنین مقاله‌ای منتشر کرده‌اند که نشان می‌دهد چگونه این کار ممکن است پازل‌های قدیمی در کیهان‌شناسی را حل کند.

ماثور در سال 2004 مطالعه‌ای منتشر کرد مبنی بر اینکه سیاه‌چاله‌های نظریه‌ای شبیه به توپ‌های نخی بسیار بزرگ و آشفته هستند – «فوزبال‌ها» که با مکیده شدن اجسام جدید بزرگ‌تر و آشفته‌تر می‌شوند.

ماثور گفت: «هرچه سیاه‌چاله بزرگ‌تر باشد، انرژی بیشتری وارد آن می‌شود و توپ فاززبال بزرگ‌تر می‌شود. مطالعه سال 2004 نشان داد که نظریه ریسمان، نظریه فیزیک که معتقد است تمام ذرات در جهان از ریسمان‌های ارتعاشی کوچک ساخته شده‌اند، می‌تواند راه حلی برای پارادوکس هاوکینگ باشد. با این ساختار فوزبال سوراخ مانند هر جسم معمولی تابش می‌کند و هیچ پازلی وجود ندارد.

پس از مطالعه ماثور در سال 2004 و سایر کارهای مشابه، “بسیاری از مردم فکر کردند که مشکل حل شده است.” “اما در واقع، بخشی از افراد در خود جامعه نظریه ریسمان فکر می‌کردند که به دنبال راه حل متفاوتی برای پارادوکس اطلاعاتی هاوکینگ خواهند بود. اینکه از نظر فیزیکی، کل ساختار سیاهچاله تغییر کرده است، آزارشان می داد.”

در سال‌های اخیر تلاش کردند نتیجه‌گیری‌های هاوکینگ را با تصویر قدیمی چاله تطبیق دهند، جایی که می‌توان سیاه‌چاله را «فضای خالی با تمام جرمش در مرکز» تصور کرد. یک نظریه، الگوی کرم‌چاله، پیشنهاد می‌کند که سیاه‌چاله‌ها ممکن است یک سر پل در پیوستار فضا-زمان باشند، به این معنی که هر چیزی که وارد یک سیاه‌چاله می‌شود ممکن است در انتهای دیگر پل مکانی متفاوت در مکان و زمان – انتهای دیگر کرم‌چاله – ظاهر شود.

اما برای اینکه تصویر کرم چاله کار کند، مقداری تشعشعات کم انرژی باید از سیاهچاله در لبه‌های آن بگریزد.

این مطالعه اخیر – “قضیه تصحیحات کوچک موثر” – را اثبات کرد تا نشان دهد که اگر چنین اتفاقی بیفتد، سیاهچاله‌ها به شکلی ظاهر نمی‌شوند که تابش می‌کنند.

محققان همچنین ویژگی‌های فیزیکی سیاه‌چاله‌ها، از جمله تغییر توپولوژی در گرانش کوانتومی را بررسی کردند تا مشخص کنند که آیا الگوی کرم‌چاله کار می‌کند یا خیر.

ماتور گفت: “در هر یک از نسخه‌هایی که برای رویکرد کرم‌چاله پیشنهاد شده است، متوجه شدیم که فیزیک سازگار نیست.” “پارادایم کرم‌چاله تلاش می‌کند تا استدلال کند که به نوعی، شما هنوز هم می‌توانید سیاهچاله را با تمام جرم موجود در مرکز به طور موثر خالی تصور کنید و قضایایی که ما ثابت می‌کنیم نشان می‌دهد که چنین تصویری از چاله امکان‌پذیر نیست. “

ترجمه: سارا سیدحاتمی

منبع:

Resolving the black hole ‘fuzzball or wormhole’ debate

by Laura Arenschield, The Ohio State University JANUARY 4, 2022

https://phys.org/news/2022-01-black-hole-fuzzball-wormhole-debate.html