درهم‌تنیدگیِ کرمچاله، پارادوکس سیاهچاله را حل می‌کند!
کرمچاله ها – تونل هایی در فضا- زمان هستند که سیاهچاله ها را به هم متصل می کنند – احتمالا نتیجه ای از خاصیتی عجیب در کوانتوم با نام درهم‌تنیدگی۱ باشند. بازتعریف۲ باید یک پارادوکس مهم را حل کند؛ ممکن است شما بسوزید به جای آنکه فشرده شوید.
اگرچه دانستن اینکه چه چیزی باعث راست شدن بیرون یک سیاهچاله شده، با یان حال این یک پرسش روزمره نیست و برای فیزیک دانان نظری یک ناسازگاری بین مکانیک کوانتومی و نسبیت عام را آشکار می کند. حل کردن این مسئله پیچیده ممکن است بعدها به نظریه محبوب گرانش کوانتومی منجر شود. نسبیت می گوید که اگر شما به درون یک سیاه چاله سقوط کنید؛ به دلیل «اثر ماکارونی۳» – کش آمدن تدریجی و همیشگی توسط نیروهای گرانشی قوی – می میرید.
اما سال گذشته زمانی که جوزف پولچینسکی در دانشگاه سانتا باربارا در کالیفرنیا و همکارانش مفاهیم کوانتومی سیاهچاله ها را کاوش می کردند با یک مسئله برخورد کردند. سیاهچاله ها فوتون ها را از طریق چیزی با نام تابش هاوکینگ ساتع می کنند، این فوتون ها هم با درون سیاهچاله و هم با یکدیگر در هم تنیده اند. این یک اصل کوانتوم را نقض می کند که ذرات نمی توانند در یک لحظه با دو چیز در هم تنیده باشند.
برای حفاظت از تک جفتی کوانتومی۴، پولچینسکی سال گذشته پیشنهاد کرد که در هم تنیدگی فوتون- سیاهچاله در هم می شکند که در نتیجه باعث ایجاد یک دیوار انرژی در افق رویداد سیاهچاله می شود که نسبیت را فرو می ریزد، زیرا هر کسی که به داخل آن سقوط می کند به جای آنکه تبدیل به ماکارونی شود ترجیحا می سوزد. به پارادوکس دیوار آتش سیاهچاله خوش آمدید.
پاسخ های ممکن زیاد هستند اما حالا دو تن از غول های فیزیک، «جوان مالداسنا» از موسسه مطالعات پیشرفته در پرینستون و لئونارد ساسکیند از دانشگاه استنفورد در کالیفرنیا یکی از بی پروا ترین آنها را ارائه داده اند؛ یک نوع تازه ای از کرمچاله که در درجه اول به این معنی است که نیازی نیست درهم‌تنیدگی بشکند. اولا، آن جفت نشان می دهند که این نوع تونل های فضا - زمان که معمولا به وسیله ریاضیات نسبیت عام توصیف می شوند، به شرطی که دو سیاهچاله در هم تنیده باشند در نظریه کوانتوم نیز پدیدار می شوند؛ بر همین اساس کرم چاله ظهور فیزیکی درهم‌تنیدگی است.
سپس آن جفت این ایده را به یک سیاهچاله تنها و تابش هاوکینگ آن تعمیم می دهند که در نوعی تازه از کرمچاله اتفاق می افتد (شکل را ببینید). به طور قطع، آن ها پیشنهاد می کنند که این کرمچاله که یک سیاهچاله و تابش هاوکینگ آن را به هم پیوند می دهد، ممکن نیست که برای تک جفتی کوانتومی آن طوری که در هم تنیدگی معمولی است، مشکل ساز باشد، در نتیجه نیازی نیست که دیوار آتش پدیدار شود و نسبیت حفظ می شود.
پاتریک هایدن از دانشگاه مک گیل مونترئال کانادا ایده ی کرمچاله ها از جفت های در هم تنیده سیاهچاله ها را متقاعد کننده دانست، اما می گوید برای حالت سیاهچاله و یک فوتون کار بیشتری مورد نیاز است. ضمنا پولچینسکی محتاطانه خوش بین است: «این حتما ایده های تازه ای را تزریق می کند اما هنوز تعداد زیادی نیز هستند که نیاز دارند شرح داده شوند.»
در تعریف تازه کرمچاله هنوز جا برای دیوار های آتش وجود دارد. مالداسنا و ساسکیند هم چنین طرحی را ارائه کردند که چگونه یک مشاهده گر در بیرون سیاهچاله می تواند با ایجاد یک موج سخت که به سمت پایین کرمچاله حرکت کند و مانند یک دیوار آتش پدیدار شود تابش هاوکینگ را دستکاری کند. این مسئله ممکن نیست که نسبیت را به هم بریزد زیرا اینجا دیوار آتش اختیاری است و یک خاصیت ذاتی سیاهچاله نمی باشد. مالداسنا عمیقا امیدوار است که این انتخاب ها به ما در مورد گرانش کوانتومی آموزش دهند.
پی نوشت:
۱- حالتی است که این ذرات می توانند جدا از یکدیگر در جهات مخالف هم در جهان باشند و تغییری در یکی بلافاصله در دیگری بازتابیده شود.
۲- Redefinition
۳- Spaghettification
۴- Quantum Monogamy
باز نشر: بیگ بنگ/ محسن کرمی – نشریه دانشمند
|
|
|
|