أين الثقوب السوداء تؤدي؟

0

لذلك أنت على وشك القفز في الثقب الأسود . ما الذي يمكن أن نتوقعه ، هل يجب أن تنجو بطريقة ما؟ أين ستنتهي في النهاية ، وما هي القصص المثيرة التي يمكن أن ترويها إذا كان بإمكانك العودة إلى طريق عودتك؟

الإجابة البسيطة على كل هذه الأسئلة هي ، كما يوضح البروفيسور ريتشارد ماسي ، “من يعرف؟” بصفته باحثًا في الجمعية الملكية بمعهد علم الكومبيوتر الحاسوبي بجامعة دورهام ، يعرف ماسي أن أسرار الثقوب السوداء عميقة. وقال “سقوط أفق الحدث حرفيًا يتجاوز الحجاب – إذا مر به أحد ، فلا يمكن لأحد أن يعيد إرسال رسالة”. “سوف تمزقهم الثقل الهائل ، لذلك أشك في أن أي شخص يصطدم سيصل إلى أي مكان.”

إذا كان هذا يبدو وكأنه مخيب للآمال ̵

1؛ ومؤلمة – الإجابة ، ثم يمكنك أن تتوقع ذلك. منذ ألبرت أينشتاين النظرية العامة للنسبية لقد استوفى تنبؤات الثقوب السوداء عن طريق ربط الزمكان بفعل الجاذبية ، ومن المعروف أن الثقوب السوداء ناتجة عن وفاة نجم ضخم ، تاركًا وراءه لبًا أصغر أصغر كثيفًا. بافتراض أن هذه النواة لها أكثر من ثلاثة أضعاف كتلة الشمس (19459003) ، فإن الجاذبية ستطغى بدرجة كافية على الوقوع داخلها في نقطة واحدة أو التفرد يفهم كأنه في الثقب الأسود ، وهو نواة كثيفة بلا حدود.

ذات الصلة: 9 أفكار حول الثقوب السوداء التي سوف تهب عليك

سيكون الثقب الأسود غير المأهول الناتج قوياً لدرجة أنه لا يمكن حتى للضوء تجنبه. لذا ، إذا كنت في أفق الحدث – النقطة التي لا يمكن للضوء والمادة أن تتجه فيها إلى الداخل ، كما يشير عالم الفلك الألماني كارل شوارزشيلد – فلا مفر. وفقًا لما ذكره ماسي ، فإن قوى المد والجزر ستقسم جسمك إلى شرائط من الذرات (أو “spaghettification” ، كما يطلق عليه) ، وسيتم سحق الجسم في نهاية المطاف على التفرد. فكرة أنك قد تظهر في مكان ما – ربما على الجانب الآخر – تبدو رائعة تمامًا.

ماذا عن الثقب؟

أو هو؟ على مر السنين ، حقق العلماء في إمكانية أن الثقوب السوداء يمكن أن تكون ثقوبًا من المجرات الأخرى. قد تكون ، كما اقترح البعض ، طريقًا إلى عالم آخر.

مثل هذه الفكرة كانت متداولة منذ فترة: تعاون أينشتاين مع ناثان روزن في عام 1935 لتوضيح الجسور التي تربط نقطتين متميزتين في الزمان والمكان. ومع ذلك ، اكتسبت أرضية في الثمانينيات عندما بدأ الفيزيائي كيب ثورن – أحد الخبراء البارزين في العالم في الآثار الفيزيائية الفلكية لنظرية النسبية العامة لآينشتاين – في مناقشة ما إذا كانت الأجسام يمكن أن تتحرك جسديًا عبرها.

وقال ماسي “قراءة كتاب كيب ثورن الشهير عن الثقوب في البداية جعلني متحمسًا للفيزياء عندما كنت طفلاً”. ومع ذلك ، فمن غير المرجح أن يكون هناك الثقوب.

في الواقع ، كتب ثورن ، الذي أعطى فريق الإنتاج لفيلم هوليود Interstellar نصيحته الخبيرة: “لا نرى أي أشياء في عالمنا يمكن أن تصبح ثقوبًا في العمر” ، في كتابه “Science of Interstellar”. (WW Norton and Company، 2014). أخبر ثورن موقع Space.com أن السفر عبر هذه الأنفاق النظرية سيبقى على الأرجح خيالًا علميًا ، وبالتأكيد لا يوجد دليل قوي على أن الثقب الأسود قد يسمح بمثل هذا الممر.

المفهوم الفني للديدان. إذا وجدت الثقوب ، فإنها يمكن أن تؤدي إلى عالم آخر. ومع ذلك ، لا يوجد دليل على أن الثقوب الدودية حقيقية أو أن الثقب الأسود يتصرف مثله.

[الصورة الائتمان: Shutterstock]

المشكلة هي أننا لا نستطيع أن نقترب من رؤيتنا لأنفسنا. لا يمكننا حتى التقاط صور لكل ما يحدث في ثقب أسود. إذا لم يفلت الضوء من الجاذبية الهائلة ، فلا يمكن التقاط أي شيء باستخدام الكاميرا. النظرية هي أن أي شيء خارج أفق الحدث يضاف ببساطة إلى الثقب الأسود. مع مرور الوقت بالقرب من هذه الحدود ، يبدو الأمر بطيئًا بشكل لا يصدق ، لذا فإن الإجابات ليست سريعة

وقال دوغلاس فينكباينر أستاذ الفلك والفيزياء بجامعة هارفارد “أعتقد أن القصة المعيارية هي أنها تؤدي إلى نهاية الوقت”. “لن يرى المراقب البعيد صديقه رائد الفضاء يسقط في الثقب الأسود ، بل يزداد احمرارًا وضعفًا عندما يقترب من أفق الحدث [كنتيجة للتحول الأحمر الجاذبية] لكن الصديق يقع في مكان يتجاوز & # 39؛ مهما كان ذلك. ”

ربما يؤدي ثقب أسود إلى ثقب أبيض.

إذا كانت الثقوب السوداء تؤدي إلى جزء آخر من مجرة أو كون آخر ، فسيكون هناك شيء عكس ذلك على الجانب الآخر. يمكن أن يكون هذا ثقب أبيض – نظرية وضعها عالم الكونيات الروسي ايغور نوفيكوف في عام 1964؟ اقترح نوفيكوف ربط ثقب أسود مع ثقب أبيض كان موجودا في الماضي. على عكس الثقب الأسود ، فإن الثقب الأبيض سوف يسرب الضوء والمادة ، ولكن لن يتمكن الضوء والمادة من الدخول.

حقق العلماء كذلك في العلاقة المحتملة بين الثقوب السوداء والبيضاء. في دراستهم Physical Review D لعام 2014 ، ادعى الفيزيائيان كارلو روفيلي وهال م. هاغارد أن “هناك مقياس كلاسيكي يرضي معادلات آينشتاين خارج منطقة زمنية الزمكان المحدودة”. وفي هذه المسألة ينهار في ثقب أسود ثم يخرج من بينما ثقب “. بمعنى آخر ، يمكن أن تُبصق جميع المواد التي ابتلعت ثقوبًا سوداء ، ويمكن أن تكون الثقوب السوداء ثقوبًا بيضاء عند وفاتها.

انهيار الثقب الأسود أبعد ما يكون عن تدمير المعلومات التي يمتصها. وبدلاً من ذلك ، سيصل الأمر إلى قفزة نوعية ، مما يسمح بالهروب من المعلومات. إذا كان الأمر كذلك ، فإن هذا سيعكس اقتراحًا قدمه عالم الكونيات والفيزيائي النظري السابق بجامعة كامبريدج ستيفن هوكينج الذي درس إمكانية قيام الثقوب السوداء في السبعينيات بانبعاث الجسيمات والإشعاع – الحرارة الحرارية – كتسلسل لتقلبات الكم.

وقال فينكباينر: “قال هوكينج إن الثقب الأسود لا يدوم إلى الأبد”. حسب هوكينج أن الإشعاع قد يتسبب في فقد ثقب أسود للطاقة وتقليصه واختفائه ، كما هو موضح في بحثه المنشور عام 1976 في Physical Review D. بالنظر إلى ادعائه أن الإشعاع المنبعث كان عرضيًا ولا يحتوي على معلومات حول ما حدث فيه ، فإن الثقب الأسود سيمحو الكثير من المعلومات في انفجاره.

هذا يعني أن فكرة هوكينغ كانت تتعارض مع نظرية الكم ، حيث تقول إنه لا يمكن تدمير المعلومات. تقول الفيزياء إنه يصعب دائمًا العثور على المعلومات لأنه يصبح من المستحيل معرفة الماضي أو المستقبل في حالة ضياعها. أدت فكرة هوكينجس إلى “مفارقة المعلومات الخاصة بالثقب الأسود” وخلط العلماء منذ فترة طويلة. قال البعض إن هوكينج كان مخطئًا ، وقد ذكر الرجل نفسه أنه ارتكب خطأً في مؤتمر علمي في دبلن عام 2004.

لذلك ، هل نعود إلى مفهوم الثقوب السوداء بإرسال المعلومات المحفوظة ورميها مرة أخرى على ثقب أبيض؟ يمكن. في دراستهم التي نُشرت في مجلة Physical Review Letters عام 2013 ، قام جورج بولين من جامعة ولاية لويزيانا ورودولفو جامبيني من جامعة الجمهورية في مونتيفيديو ، أوروغواي ، بتطبيق الجاذبية الكمية للحلقة على الثقب الأسود ووجدوا أن الجاذبية آخذة في الازدياد نحو القلب ، ولكن كان يتناقص ويستقر كل شيء اخترق منطقة أخرى من الكون. أعطت النتائج أهمية إضافية لفكرة أن الثقوب السوداء بمثابة بوابة. لا يوجد تفرد في هذه الدراسة ، وبالتالي فهي لا تشكل حاجزًا لا يمكن اختراقه يدمر كل ما تواجهه. وهذا يعني أيضًا أن المعلومات لا تختفي.

ربما الثقوب السوداء لن تذهب إلى أي مكان.

لا يزال يعتقد الفيزيائيون أحمد المهيري ودونالد مارولف وجوزيف بولشينسكي وجيمس سولي أن هوكينج كان له علاقة به. لقد عملوا على نظرية تعرف باسم جدار الحماية AMPS أو فرضية جدار الحماية للثقب الأسود. ووفقًا لحساباتهم ، فإن ميكانيكا الكم يمكن أن تحول أفق الحدث إلى جدار ضخم من النار ، وأي شيء يتلامس سيحترق في أي وقت من الأوقات. وبهذا المعنى ، لا تؤدي الثقوب السوداء إلى أي مكان ، لأنه لا يوجد شيء يمكن أن يحدث فيها.

ومع ذلك ، فإن هذا ينتهك نظرية النسبية العامة لآينشتاين. لا ينبغي أن يشعر الشخص الذي يتجاوز أفق الحدث بصلابة كبيرة لأن الشيء يقع في السقوط الحر ، ووفقًا لمبدأ التكافؤ ، فإن هذا الكائن – أو هذا الشخص – لن يشعر بالآثار القصوى للجاذبية. قد يتبع قوانين الفيزياء الموجودة في أي مكان آخر في الكون ، ولكن حتى إذا لم ينتهك مبدأ أينشتاين ، فمن شأنه أن يقوض نظرية المجال الكمومي أو يشير إلى إمكانية فقد المعلومات.

ذات الصلة: 11 حقائق رائعة عن مجرتنا المجرة

الفنان & # 39؛ انطباع عن حدوث اضطراب في المد والجزر يحدث عندما يقترب النجم من الثقب الأسود الهائل للغاية. في عام 2014 ، نشر دراسة تجنب فيها وجود أفق الحدث – مما يعني أنه لا يوجد شيء يحترق هناك – وقال إن انهيار الجاذبية سيؤدي بدلاً من ذلك إلى “أفق ظاهر”.

سيؤدي هذا الأفق إلى التعرض لأشعة ضوئية تحاول الابتعاد عن لب الثقب الأسود وتستمر “لفترة من الزمن”. في إعادة النظر في آفاقه الواضحة ، يحتفظ بشكل مؤقت بالمواد والطاقة قبل الذوبان والإفراج لاحقًا. يتلاءم هذا التفسير بشكل أفضل مع نظرية الكم – التي تقول إنه لا يمكن تدمير المعلومات – وإذا ثبت أنها أثبتت أن أي شيء يمكن أن يفلت من الثقب الأسود.

ذهب هوكينج إلى حد القول بأن الثقوب السوداء لا يمكن أن توجد حتى. وكتب “يجب إعادة تعريف الثقوب السوداء كحالات ربط ثابتة للحقل الجاذبي”. لن يكون هناك تفرد ، وبينما يتحرك الحقل الظاهر إلى الداخل بسبب الجاذبية ، فإنه لن يصل أبدًا إلى الوسط ويتصلب في كتلة كثيفة.

ومع ذلك ، فإن كل ما يتم إرساله لن يكون في شكل معلومات ابتلعت. سيكون من المستحيل معرفة ما حدث عندما تنظر إلى ما يخرج ، والذي يسبب مشاكلك الخاصة – ليس أقلها بالنسبة لشخص كان في مثل هذا الموقف المقلق. لن يشعروا بهذه الطريقة مرة أخرى!

شيء واحد مؤكد ، أن هذا اللغز الخاص سوف يلتهم ساعات علمية عديدة لفترة طويلة. اقترح Rovelli و Francesca Vidotto مؤخرًا أن بقايا الثقوب السوداء المبخرة يمكن أن تشكل جزءًا من المادة المظلمة ، وتم نشر ورقة Hawking حول الثقوب السوداء و “الشعر الناعم” في عام 2018 ، موضحة كيف تم ترك طاقة صفرية فوق الجسيمات حول نقطة اللاعودة ، عودة أفق الحدث – فكرة تشير إلى أن المعلومات لا تضيع بل يتم التقاطها.

هذا يتناقض مع نظرية عدم الشعر التي وضعها الفيزيائي جون أرشيبالد ويلر وطور الأساس الذي لا يمكن تمييزه بين الثقوب السوداء للمراقب لأنه لن يتم الحفاظ على أي من الشحنات الزائفة الخاصة لفيزياء الجسيمات. إنها فكرة جعلت العلماء يتحدثون ، ولكن لا يزال أمامنا طريق طويل قبل العثور على إجابة حول الأماكن التي تقود فيها الثقوب السوداء. إذا فقط يمكن أن نجد طريقة للقفز في واحدة.

(الائتمان: كل شيء عن مجلة الفضاء)



Leave A Reply

Your email address will not be published.