นักวิทยาศาสตร์ค้นพบรอยประทับควอนตัมภายในแรงโน้มถ่วงของหลุมดำที่ในที่สุดก็แก้ไขความขัดแย้งของฮอว์คิง

นักวิทยาศาสตร์ค้นพบรอยประทับควอนตัมภายในแรงโน้มถ่วงของหลุมดำที่ในที่สุดก็แก้ไขความขัดแย้งของฮอว์คิง

ทีมนักฟิสิกส์ระดับนานาชาติจากสหรัฐอเมริกา สหราชอาณาจักร และอิตาลี ได้ร่วมเขียนบทความสองฉบับซึ่งในที่สุดก็สามารถแก้ไขปัญหาที่ทำให้นักวิทยาศาสตร์สับสนมาเกือบครึ่งศตวรรษ

ด้วยการคำนวณใหม่ พวกเขาได้แสดงให้เห็นว่าหลุมดำมีสนามโน้มถ่วงที่ระดับควอนตัมซึ่งเข้ารหัสข้อมูลเกี่ยวกับวิธีการที่พวกมันก่อตัวขึ้น เป็นกุญแจสำคัญที่หายไปในความขัดแย้งของ Stephen Hawking เมื่อเขาแนะนำว่าไม่มีเศษซากของอดีตของพวกเขา

Xavier Calmet ศาสตราจารย์ด้านฟิสิกส์เชิงทฤษฎีจากมหาวิทยาลัย Sussex กล่าวว่า “ปรากฎว่าหลุมดำเป็นเด็กดีจริงๆ

ความขัดแย้งแก้ไข

ในทศวรรษที่ 1960 นักฟิสิกส์ที่มีชื่อเสียง John Archibald Wheeler ได้แสดงความจริงที่ว่าหลุมดำขาดคุณสมบัติที่สามารถสังเกตได้นอกเหนือจากมวลรวม การหมุน และประจุด้วยวลี “หลุมดำไม่มีขน” นี้เรียกว่าทฤษฎีบทไม่มีผม

จากการแสดงให้เห็นว่าแท้จริงแล้วหลุมดำมีลักษณะพิเศษเพิ่มเติมนี้ ในรายงานความร่วมมือฉบับแรก Professor Stephen Hsu, Calmet, Folkert Kuipers จาก University of Sussex และ Roberto Casadio จาก University of Bologna ได้ระบุว่าการค้นพบของพวกมันเป็น ‘quantum hair จากแรงโน้มถ่วง” เป็นการพยักหน้าตามวลีของวีลเลอร์

“หลุมดำได้รับการพิจารณาว่าเป็นห้องทดลองที่สมบูรณ์แบบสำหรับการศึกษาวิธีการผสานทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของไอน์สไตน์กับกลศาสตร์ควอนตัมมาเป็นเวลานาน” Calmet อธิบาย “โดยทั่วๆ ไปในชุมชนวิทยาศาสตร์จะถือว่าการแก้ไขความขัดแย้งนี้จำเป็นต้องมีการปรับเปลี่ยนกระบวนทัศน์ครั้งใหญ่ในวิชาฟิสิกส์ ซึ่งบังคับให้มีการปรับโครงสร้างใหม่ของกลศาสตร์ควอนตัมหรือทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป

“สิ่งที่เราพบ—และฉันคิดว่าน่าตื่นเต้นเป็นพิเศษ—คือสิ่งนี้ไม่จำเป็น” คาลเม็ทกล่าวต่อ “โซลูชันของเราไม่ต้องการแนวคิดเชิงเก็งกำไร แต่การวิจัยของเราแสดงให้เห็นว่าทั้งสองทฤษฎีสามารถใช้ในการคำนวณหลุมดำที่สอดคล้องกัน และอธิบายว่าข้อมูลถูกจัดเก็บอย่างไรโดยไม่จำเป็นต้องใช้ฟิสิกส์แบบใหม่”

การใช้วิธีการ

ทางคณิตศาสตร์ที่พัฒนาขึ้นในช่วง 10 ปีที่ผ่านมาเพื่อคำนวณแรงโน้มถ่วงควอนตัม นักวิทยาศาสตร์ได้แสดงให้เห็นอย่างชัดเจนว่าสสารที่ยุบตัวเป็นหลุมดำทิ้งรอยประทับไว้ในสนามโน้มถ่วงของหลุมดำเมื่อพิจารณาการแก้ไขความโน้มถ่วงควอนตัม รอยประทับนี้คือสิ่งที่นักวิทยาศาสตร์เรียกว่า ‘ขนควอนตัม’

เช็คเอาต์: นักดาราศาสตร์ค้นพบดาวประเภทใหม่ที่ปกคลุมไปด้วยขี้เถ้าที่เผาไหม้ฮีเลียม

โดยเฉพาะอย่างยิ่ง พวกเขาเปรียบเทียบสนามโน้มถ่วงของดาวสองดวงที่มีมวลและรัศมีรวมเท่ากัน แต่มีองค์ประกอบต่างกัน ในระดับคลาสสิก ดาวสองดวงมีศักย์โน้มถ่วงเท่ากัน แต่ที่ระดับควอนตัม ศักยภาพนั้นขึ้นอยู่กับองค์ประกอบของดาว เมื่อดาวตกลงไปในหลุมดำ สนามแรงโน้มถ่วงของพวกมันจะรักษาความทรงจำของสิ่งที่ดาวสร้างขึ้นและนำไปสู่ข้อสรุปว่าหลุมดำยังมีขนอยู่

“แนวความคิดเกี่ยวกับสาเหตุหรือขอบฟ้าเหตุการณ์เป็นศูนย์กลางของแนวคิดเรื่องหลุมดำ” ซูอธิบาย “สิ่งที่อยู่เบื้องหลังเส้นขอบฟ้าไม่สามารถมีอิทธิพลต่อภายนอกได้ในฟิสิกส์คลาสสิก เราแสดงให้เห็นว่ามีสิ่งพัวพันที่ซับซ้อนระหว่างสถานะควอนตัมของสสารหลังขอบฟ้า (ภายในหลุม) กับสถานะของแรงโน้มถ่วงภายนอก ความพัวพันนี้ทำให้สามารถเข้ารหัสข้อมูลควอนตัมเกี่ยวกับภายในของหลุมดำในการแผ่รังสีของ Hawking ที่หลบหนีไปยังอนันต์ได้”

ที่เกี่ยวข้อง: ภาพวาดของศิลปินเป็นครั้งแรกที่ได้รับการจัดระเบียบบนดวงจันทร์: ‘มันจะคงอยู่ตลอดไป’

อยู่ในบทความต่อเนื่อง

ที่ตีพิมพ์ในวารสาร Physics Letters B ที่ Calmet และ Hsu แสดงให้เห็นว่า ‘quantum hair’ ของพวกเขาแก้ไข Black Hole Information Paradox ของ Hawking ซึ่งเกิดขึ้นจากคำแนะนำของศาสตราจารย์ Stephen Hawking ในปี 1976 ที่เมื่อระเหยไป และปล่อยรังสีความร้อน หลุมดำทำลายข้อมูลเกี่ยวกับสิ่งที่ก่อตัวขึ้น ดูเหมือนว่าจะละเมิดกฎพื้นฐานของกลศาสตร์ควอนตัมซึ่งระบุว่ากระบวนการใดๆ ในฟิสิกส์สามารถย้อนกลับทางคณิตศาสตร์ได้

มากกว่า: Key Building Block For Life ค้นพบบนดาวเคราะห์ 444 ปีแสงที่ห่างออกไป

อย่างไรก็ตาม ‘ขนควอนตัม’ ของนักวิทยาศาสตร์ได้ให้กลไกในการเก็บรักษาข้อมูลไว้ในระหว่างการล่มสลายของหลุมดำ และด้วยเหตุนี้เอง จึงช่วยแก้ไขหนึ่งในปัญหาที่โด่งดังที่สุดของวิทยาศาสตร์สมัยใหม่ได้

Credit : สล็อตเว็บตรง แตกง่าย