სიახლეები
ცნობილის, რომ არსებობს პრობლემები კვანტური მექანიკის საშუალებით ზოგადი ფარდობითობის თეორიის ფარგლებში ამოხსნების ძიებისას. ჩვენ რაღაც ჯერ კიდევ გვაკლია ფარდობითობის ზოგადი თეორიისა და კვანტური მექანიკის გასაერთიანებლად.
შავი ხვრელის ინფორმაციული პარადოქსი არის ერთ-ერთი გადაუჭრელი წინააღმდეგობა აინშტაინის ფარდობითობის ზოგად თეორიასა და კვანტურ მექანიკას შორის. ფარდობითობის თეორიის მიხედვით, ყველაფერი რაც შავი ხვრელის მოვლენათა ჰორიზონტს გადაკვეთს, ხვდება ძლიერ გრავიტაციულ ველში და გარდაუვლად შთაინთქმება შავი ხვრელის გრავიტაციულ ორმოში; არც ერთ ობიექტს სამყაროში, მათ შორის სინათლესაც კი, არ აქვს მისგან გაქცევისთვის საჭირო სიჩქარე.
Journal of High Energy Physics 2021 წლის აპრილის ნომერში გამოქვეყნებულ ახალ ნაშრომში, ფიზიკოსთა საერთაშორისო ჯგუფმა იპოვა შემოვლითი გზა, რათა უკეთ გაეგოთ, თუ როგორ შეუძლია „აორთქლებულ“ შავ ხვრელს თავიდან აიცილოს კვანტური ფიზიკის ფუნდამენტური კანონების დარღვევა.
1970-იან წლებში ბრიტანელმა ფიზიკოსმა Stephen Hawking ივარაუდა, რომ კვანტური მექანიკის გავითვალისწინებთ შავი ხვრელები უნდა კარგავდნენ ენერგიას გამოსხივებით. ეს ეფექტი ვლინდება ნაწილაკების ტალღურ თვისებებთან გათვალისწინების შემთხვევაში და საშუალებას იძლევა შავ ხვრელებს შევუსაბამოთ ტემპერატურა, რომელიც მატულობს შავი ხვრელის ზომის შემცირებასთან ერთად. საბოლოოდ, ამ გამოსხივებამ შავი ხვრელი სრულად უნდა გააქროს.
"ამას შავი ხვრელის აორთქლება ჰქვია, რადგან შავი ხვრელი ქრება, ისევე როგორც აორთქლებული წყლის წვეთი", - განმარტავს ახალი კვლევის ერთ-ერთი ავტორი Kanato Goto (კორნელის უნივერსიტეტი).
იმის გამო, რომ შავი ხვრელის „ნათება“ არ ჰგავს იმ გამოსხივება, რაც თავიდან ხვრელმა შთანთქა, შეიძლება მოგვეჩვენოს რომ ყველაფერი, რაც შავ ხვრელში მოხვდა, სამუდამოდ გაქრა. მაგრამ კვანტური მექანიკის მიხედვით, ინფორმაცია ვერ გაქრება სამყაროდან. ბევრი ფიზიკოსი თვლის, რომ ეს ინფორმაცია რაღაცნაირად დაშიფრულია ჰოკინგის გამოსხივებაში.
Kanato Goto-ს და მის გუნდს სურდათ მათემატიკურად შეესწავლათ ეს იდეა შავი ხვრელის ჰოკინგის გამოსხივების ენტროპიის გამოთვლით. ენტროპია არის სისტემაში უწესრიგობის საზომი და მისი გამოყენება შესაძლებელია ჰოკინგის გამოსხივებაში ინფორმაციის კარგვის შეფასებისთვის.
კანადელი ფიზიკოსის Don Page 1993 წლის ნაშრომის თანახმად, თუ შავი ხვრელის „აორთქლებისას“ ენტროპია შებრუნდება და ნულამდე შემცირდება, მაშინ დაკარგული ინფორმაციის პარადოქსი თავიდან იქნება აცილებული. სამწუხაროდ კვანტური მექანიკა არ გვაძლევს ენტროპიის ასეთი შებრუნების მექანიზმს.
აქ შემოდის ჭია ხვრელის იდეა. ჭიის ხვრელი, არის აინშტაინის განტოლებების ერთ-ერთი ამონახსნი, რომლიც შესაძლოა ხიდივით აკავშირებდეს ერთმანეთთან სამყაროს ორ განსხვავებულ წერტილს. Kanato Goto-ს თანახმად, ჭიის ხვრელის ამონახსნის გათვალისწინებით შეგვიძლია განსხვავებულად დავითვალოთ შავი ხვრელის ჰოკინგის გამოსხივების ენტროპია.
„აღმოვაჩინეთ სივრცე-დროის ახალი გეომეტრია ჭიის ხვრელის მსგავსი სტრუქტურით, რომელიც ჩვეულებრივ გამოთვლებში აქამდე შეუმჩნეველი იყო. ახალი გეომეტრიის გამოყენებით გამოთვლილი ენტროპია სულ სხვა შედეგს იძლევა“, - ამბობს Kanato Goto.
„ჭიის ხვრელი, როგორც ხიდი, ერთმანეთთან აკავშირებს შავი ხვრელის შიდა და გარე ნაწილების რადიაციას“, განმარტავს ის.
როდესაც გუნდმა შეასრულა გამოთვლები ჭიის ხვრელის მოდელის გამოყენებით, მათი შედეგები დაემთხვა პეიჯის ენტროპიის ცვლილების მრუდს. ეს იმაზე მეტყველებს, რომ შავი ხვრელის მოვლენათა ჰორიზონტის მიღმა არსებული ინფორმაცია შესაძლოა სულაც არ იყოს სამუდამოდ დაკარგული.
მაგრამ, რა თქმა უნდა, ჯერ კიდევ რჩება გარკვეული კითხვები. სანამ მათზე პასუხი არ გაცემულა, ჩვენ ვერ მივიჩნევთ შავი ხვრელის ინფორმაციის პარადოქსს საბოლოოდ გადაწყვეტილად.
”ჩვენ ჯერ კიდევ არ ვიცით ძირითადი მექანიზმი, თუ როგორ გადააქვს რადიაციას ინფორმაცია”, - ამბობს Kanato Goto. ჩვენ გვჭირდება კვანტური გრავიტაციის თეორია.
წყარო:
