کرم‌چاله‌ها -میانبرهایی که دو نقطه را در فضازمان به هم متصل می‌کنند- کمک به حل پارادوکس اطلاعات سیاه‌چاله

منتشر شده در scitechdaily به تاریخ ۱۴ مارچ، ۲۰۲۲لینک منبع: Wormholes – Shortcuts Connecting Two Points in Spacetime – Help Resolve Black Hole Information Paradoxتجزیه‌وتحلیل ریاضی به روشن کردن معما در مورد چگونگی فرار اطلاعات از سیاه‌چاله کمک می‌کند.یک فیزیکدان و دو تن از همکارانش کشف کرده‌اند که یک کرمچاله -پلی که مناطق دوردست جهان را به هم متصل می‌کند- به روشن‌شدن راز آنچه برای اطلاعات درباره ماده مصرف‌شده توسط سیاه‌چاله‌ها اتفاق می‌افتد، کمک می‌کند.نظریه نسبیت عام انیشتین پیش‌بینی می‌کند که هیچ چیزی که در یک سیاه‌چاله بیفتد نمی‌تواند از چنگال آن فرار کند. اما در دهه ۱۹۷۰، استفان هاوکینگ محاسبه کرد که سیاه‌چاله‌ها باید تابش را هنگامی که مکانیک کوانتومی، نظریه حاکم بر قلمرو میکروسکوپی، در نظر گرفته می‌شود، منتشر کنند. کاناتو گوتو از دانشگاه علوم ریاضی و نظری توضیح می‌دهد: «این عمل تبخیر سیاه‌چاله نامیده می‌شود زیرا سیاه‌چاله کوچک می‌شود، درست مانند تبخیر قطره آب».شکل ۱: همان‌طور که در داستان‌های علمی‌تخیلی نشان‌داده شده‌است، یک کرم‌چاله یک میان‌بر اتصال دو نقطه در فضا-زمان است. یک فیزیکدان و دو همکار از یک هندسه فضا-زمان جدید با یک ساختار شبیه به کرمچاله‌ها استفاده کرده‌اند تا نشان دهند که اطلاعات لزوما به‌طور غیرقابل برگشتی از سیاه‌چاله‌ها در هنگام تبخیر از بین نمی‌روند.با این حال، این امر منجر به تناقض می‌شود. در نهایت، سیاه‌چاله به‌طور کامل تبخیر خواهد شد و در نتیجه هر گونه اطلاعاتی در مورد محتویات بلعیده‌شده آن نیز به دست خواهد آمد. اما این با یک حکم اساسی فیزیک کوانتوم در تضاد است: که اطلاعات نمی‌توانند از جهان محو شوند. گوتو می‌گوید: «این نشان می‌دهد که نسبیت عام و مکانیک کوانتومی در حال حاضر با یکدیگر متناقض هستند.» «ما باید یک چارچوب یکپارچه برای گرانش کوانتومی پیدا کنیم.»بسیاری از فیزیکدانان مظنون هستند که این اطلاعات به گونه‌ای در تشعشعات هسته‌ای کدگذاری شده‌اند. برای بررسی، آن‌ها آنتروپی تابش را محاسبه می‌کنند، که میزان از دست رفتن اطلاعات از دید کسی خارج از سیاه‌چاله را اندازه‌گیری می‌کند. در سال ۱۹۹۳، فیزیکدان، Don Page، محاسبه کرد که اگر هیچ اطلاعاتی از دست نرود، آنتروپی در ابتدا رشد خواهد کرد، اما با ناپدید شدن سیاه‌چاله‌ها به صفر خواهد رسید.هنگامی که فیزیکدانان به سادگی مکانیک کوانتومی را با توصیف استاندارد یک سیاه‌چاله در نسبیت عام ترکیب می‌کنند، نظر Page اشتباه به نظر می‌رسد -آنتروپی به‌طور مداوم با کوچک شدن سیاه‌چاله رشد می‌کند، که نشان‌دهنده از دست رفتن اطلاعات است.اما اخیرا فیزیکدانان کشف کرده‌اند که چگونه سیاه‌چاله‌ها از کرم‌چاله‌ها تقلید می‌کنند -که یک راه فرار برای اطلاعات فراهم می‌کند. گوتو اشاره می‌کند که این یک کرم‌چاله در دنیای واقعی نیست، بلکه روشی برای محاسبه ریاضی آنتروپی تابش است. یک کرم‌چاله مانند یک پل، فضای داخلی سیاه‌چاله و تابش خارجی را به هم وصل می‌کند.هنگامی که گوتو و دو همکار او تجزیه‌وتحلیل دقیقی را با ترکیب توصیف استاندارد و یک تصویر کرم‌چاله انجام دادند، نتیجه آن‌ها با پیش‌بینی صفحه مطابقت داشت، که نشان می‌دهد فیزیکدانان حق دارند شک کنند که اطلاعات حتی پس از مرگ سیاه‌چاله حفظ شده‌اند.گوتو می‌گوید: «ما یک هندسه فضا-زمان جدید را با ساختاری شبیه به کرم‌چاله کشف کردیم که در محاسبات مرسوم نادیده گرفته شده‌بود.» آنتروپی محاسبه‌شده با استفاده از این هندسه جدید، نتیجه کاملا متفاوتی می‌دهد.اما این امر سوالات جدیدی را مطرح می‌کند. گوتو می‌گوید: «ما هنوز مکانیزم اساسی چگونگی انتقال اطلاعات از طریق تشعشع را نمی‌دانیم.» «ما به یک نظریه گرانش کوانتومی نیاز داریم.»این متن با استفاده از ربات ‌ترجمه مقالات هوافضا ترجمه شده و به صورت محدود مورد بازبینی انسانی قرار گرفته است.در نتیجه می‌تواند دارای برخی اشکالات ترجمه باشد.مقالات لینک‌شده در این متن می‌توانند به صورت رایگان با استفاده از مقاله‌خوان ترجمیار به فارسی مطالعه شوند.