الرئيسية / الفضاء / الديناميكا الحرارية والثقوب السوداء (2)

الديناميكا الحرارية والثقوب السوداء (2)

الديناميكا الحرارية والثقوب السوداء (2)

انتروبية الثقوب السوداء

تعتبر الانتروبية في النظرية الكلاسيكية مشكلة بالنسبة إلى الثقوب السوداء، لأنك إذا قذفت جسماً ما في ثقب أسود فإنه سيُفقَد هو ومعلوماته الفيزيائية إلى الأبد، كما لو أن هذه المعلومات قد مُحيَت تماماً، وهذا بدوره ينتهك مبدئاً أساسياً في الديناميكا الحرارية التي تقول إن المعلومات لا تفنى.

يبدو أن الثقوب السوداء تلتهم المعلومات بالرغم من أن قوانين الديناميكا الحرارية تقول إن هذا غير ممكن، وهذا ما يعرف بمعضلة معلومات الثقب الأسود.

لا تعتمد الثقوب السوداء على إحدى النظريات الكلاسيكية، فعندما ندخل بعضاً من ميكانيكا الكم إلى المسألة نجد أن الثقوب السوداء تشع طاقة عبر ما يعرف بإشعاع هوكنغ، نسبةً لعالم الفيزياء النظرية ستيفن هوكنغ. يبدو أن إشعاع هوكنغ يمدّنا بحل لمعضلة المعلومات. يمكن للثقب الأسود أن يبتلع الجسم ومعلوماته، ولكن بما أنه يشع ويتبخر بالتدريج بسبب ذلك، فمن الممكن تحصيل وتجميع المعلومات التي يحتويها ذلك الثقب.

يمكننا تشبيه الأمر بتمزيق كتاب وقدرتنا على تجميع الأشلاء لإعادة تركيب الكتاب، وعليه لن نخسر المعلومات التي فيه، إلا أن ذلك يقودنا إلى معضلة أخرى هي معضلة جدار الحماية الناري (firewall paradox).

الفكرة الأساسية التي ينبع منها إشعاع هوكنغ هي مبدأ الريبة في نظرية الكم. يوجد في هذه النظرية حدود لما يمكن معرفته عن جسم ما على وجه التحديد. بسبب مبدأ الريبة – وتترجم أيضاً إلى مبدأ اللايقين – تتذبذب طاقة أي نظام حتى في ثبوت معدل الطاقة.

ما يشير إليه هوكنغ هو أنه قرب أفق الحدث الخاص بالثقب الأسود، يظهر زوج من الجسيمات، حيث يُبتلع أحد الجسيمات من قبل الثقب، مما ينقص من كتلة الثقب قليلاً، في حين ينطلق الجسيم الآخر كإشعاع حاملاً معه جزءاً من طاقة الثقب.

تظهر هذه الجسيمات على شكل أزواج، لذلك فهي متشابكة كمياً. لا يهم هذا الأمر إلا في حال الرغبة بالحصول على معلومات الإشعاع التي يحتويها الثقب الأسود.

تظهر الجسيمات في الصيغة الأصلية التي وضعها هوكنغ عشوائياً، لذا يكون الإشعاع النابع من الثقوب السوداء عشوائيا تماماً، وعليه فإن إشعاع هوكنغ لا يحمل أي من المعلومات المفقودة.

ينبغي تحطيم التشابك الكمي بين زوج الجسيمات عند أفق الحدث للسماح لإشعاع هوكنغ بحمل المعلومات خارج الثقوب السوداء، وبذلك فإن الجسيم المشع يعمل كجدار حماية كثيف على سطح أفق الحدث بدلاً من التشابك مع الجسيم الذي يحمل المعلومات داخل الثقب الأسود.

يؤدي تحطيم هذا التشابك الأصلي إلى جعل الجسيم مشعاً. قد يعني ذلك أن أي جسم يقذف نحو أفق الحدث سوف يتبخر بفعل إشعاع هوكنغ عند وصوله لأفق الحدث.

من الظاهر أن المعادلة كالتالي: إما أن المعلومات الفيزيائية لجسم ما تضيع عند قذفه في الثقوب السوداء (معضلة المعلومات)، أو أن الجسم يتبخر قبل دخوله للثقب الأسود (معضلة جدار الحماية الناري). هذه الأفكار تضرب في قلب التناقض ما بين النسبية العامة وميكانيكا الكم.

ترجمة: Orwa Mefleh
تدقيق: Mona Awwad و Yara Fadel
المصدر : http://goo.gl/ytXApD