الفيزيائيون يعتقدون أنهم تمكنوا أخيرا من فك مفارقة الثقب الأسود الشهير لستيفن هوكينغ!
تكمن مشكلة في قلب كل ثقب أسود، فبينما تنتقل بعيدا في العدم على مر الدهور، تأخذ معها قطعة صغيرة من الكون.
وهذه مفارقة تركها لنا الراحل ستيفن هوكينغ كجزء من عمله الثوري على هذه الأشياء الوحشية، ما ألهم الباحثين التلاعب بالحلول المحتملة على مدى نصف قرن.
وفي مكان ما بين أعظم نظريتين تم بناؤهما في الفيزياء، يوجد عيب ضئيل ولكنه مهم. سيسمح لنا إيجاد حل إما بنمذجة النسبية العامة كنظام شبيه بالجسيمات أو فهم فيزياء الكم مقابل الخلفية المتدحرجة للمكان والزمان. إن لم يكن مزيجا من الاثنين.
وأثارت إحدى المحاولات الأخيرة لنظرية جديدة من قبل علماء الفيزياء من المملكة المتحدة والولايات المتحدة وإيطاليا بالتأكيد بعض الاهتمام في وسائل الإعلام العامة، على الرغم من أن الأمر سيستغرق بعض الوقت قبل أن نعرف بطريقة أو بأخرى ما إذا كان هذا هو الحل الذي نسعى إليه بشدة.
ولفهم لماذا يمكن أن يكون الثقب الأسود المشعر مفيدا فيما يتعلق بالمفارقات، من المهم معرفة سبب وجود مفارقة لتبدأ. والثقوب السوداء عبارة عن كتل من المادة معبأة بإحكام شديد، وتجعد جاذبيتها الزمان والمكان لدرجة أنه لا يوجد شيء يستطيع حشد السرعة المطلوبة للهروب.
وعادة لن تكون هذه مشكلة كبيرة. لكن منذ حوالي نصف قرن، توصل هوكينغ إلى إدراك أن الثقوب السوداء يجب أن "تتألق'' بطريقة فريدة إلى حد ما. ومن شأن تزييفها للكون أن يغير الطبيعة الشبيهة بالموجة للحقول الكمومية المحيطة، بحيث يتم إنتاج شكل من أشكال الإشعاع الحراري.
ولجعل الرياضيات متوازنة، هذا يعني أن الثقوب السوداء ستشع الطاقة تدريجيا، وتتقلص بمعدل متسارع، وتختفي في النهاية من الوجود.
وعادة ما يتم تمثيل المعلومات التي تقع في جسم مشع مثل النجم في طيف الألوان الفوضوي الذي ينطلق من سطحه. أو تُترك في قشرته الباردة الكثيفة بعد موته.
وليس الأمر كذلك بالنسبة للثقوب السوداء. إذا كانت نظرية هوكينغ للإشعاع صحيحة، فستختفي جميعها. ما يضر بالقاعدة الكبيرة في فيزياء الكم والتي تنص على أن المعلومات التي تجعل الجسيم جسيما، محفوظة في الكون من لحظة إلى أخرى.
ويتمثل جزء كبير من الجدل حول طبيعة بنك معلومات الثقب الأسود في المدى الذي تستمر فيه خصائص محتوياته وسلوكه في التأثير على محيطها حتى بعد انزلاقها إلى الحافة.
وتوجد حلول للثقوب السوداء في النسبية العامة تتعرف على كتلتها وزخمها الزاوي، ولا تزال الشحنة تدفع وتجذب محيطها المحلي. وتوصف أي روابط متبقية مع الكون بأنها شعيرات.
ويمنح وجود القليل من الغموض، الثقوب السوداء مسارا لتظل معلوماتها الكمية عالقة في الكون، حتى لو تلاشت بمرور الوقت.
لذلك كان المنظرون مشغولين بمحاولة إيجاد طرق لسن القوانين التي تحدد المكان والزمان، وكيف تتشابك مع القوانين التي تخبر الجسيمات بكيفية مشاركة معلوماتها.
ويطبق هذا الحل الجديد التفكير الكمي على الجاذبية في شكل جسيمات نظرية تسمى الغرافيتون. وهذه ليست جسيمات حقيقية مثل الإلكترونات والكواركات. وقد لا تكون موجودة على الإطلاق.
وهذا لا يعني أنه لا يمكننا معرفة الشكل الذي قد تبدو عليه إذا فعلت ذلك، أو التفكير في الحالات الكمية المحتملة التي قد تعمل داخلها.
ومن خلال سلسلة من الخطوات المنطقية من الطريقة التي يمكن أن تتصرف بها الغرافيتونات في ظل ظروف طاقة معينة، يوضح الفريق نموذجا معقولا لكيفية بقاء المعلومات داخل الثقب الأسود متصلة بالفضاء المحيط عبر خط اللاعودة - مثل التحجيرات الطفيفة.
وكنظرية، إنها مثيرة للاهتمام تستند إلى إطار عمل متين. ولكن لا يزال هناك طريق طويل لنقطعه قبل أن نتمكّن من وضع علامة "تم الحل" على هذه المفارقة.
وبشكل عام، هناك طريقتان يتقدم بهما العلم: الأولى، أن ترى شيئا غريبا، وتحاول تفسيره. والأخرى هو تخمين وجود شيء غريب، ثم محاولة العثور عليه.
ونُشر هذا البحث في مجلة Physical Review Letters.
المصدر: ساينس ألرت
