หนึ่งในจิตใจที่ยิ่งใหญ่ที่สุดในชีวิตของเราได้ล่วงลับไปแล้ว- ทิ้งแฟนวิทยาศาสตร์อกหักไว้มากมาย
ขณะที่เขากำลังเอกสารเผยแพร่จนกระทั่งหลายเดือนก่อนที่เขาจะเสียชีวิต ในปี 2559 เขาได้เผยแพร่บทความในวารสารที่ได้รับการพูดถึงมากที่สุดบทความหนึ่ง ซึ่งเป็นวิธีแก้ปัญหาที่รอคอยมานานสำหรับเขาความขัดแย้งของข้อมูล
กล่าวอีกนัยหนึ่ง เขาต้องการคำอธิบายที่เป็นไปได้ว่าทำอย่างไรสามารถลบข้อมูลและเก็บรักษาไว้ได้พร้อมๆ กัน
บทความนี้ได้รับการตีพิมพ์ครั้งแรกบนเว็บไซต์ arXiv.org ก่อนพิมพ์ในเดือนมกราคม 2559 และในที่สุดก็เปิดตัวในวารสารที่ผ่านการตรวจสอบโดยผู้ทรงคุณวุฒิหกเดือนต่อมา - และกลายเป็นหัวข้อข่าวไปทั่วโลก
เพื่อทำความเข้าใจว่าเหตุใดจึงเป็นเรื่องใหญ่ และความขัดแย้งของข้อมูลหลุมดำคืออะไร เราต้องย้อนกลับไปที่จุดเริ่มต้นทั้งหมด
ความเข้าใจดั้งเดิมของเราเกี่ยวกับหลุมดำตามทฤษฎีสัมพัทธภาพโดยทั่วไปของไอน์สไตน์ก็คือ ทุกสิ่งที่ข้ามขอบฟ้าเหตุการณ์ - ขอบเขตของหลุมดำ - จะหายไปตลอดกาล แม้แต่แสงก็ไม่สามารถหลุดพ้นจากเงื้อมมือของมันได้ ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมหลุมดำจึงถูกเรียกว่าหลุมดำ (และทำไมเราจึงมองไม่เห็นหลุมดำจริงๆ ด้วย)
แต่ในทศวรรษ 1970 ฮอว์คิงเสนอว่ารังสีสามารถหลุดออกจากหลุมดำได้จริง เนื่องจากกฎของกลศาสตร์ควอนตัม กล่าวง่ายๆ ก็คือ เมื่อหลุมดำกลืนครึ่งหนึ่งของคู่อนุภาค-ปฏิปักษ์ อีกอนุภาคจะแผ่ออกไปในอวกาศ และขโมยพลังงานเล็กน้อยจากหลุมดำขณะที่มันออกไป
ด้วยเหตุนี้ ในที่สุดหลุมดำจึงสามารถหายไปได้ และร่องรอยที่เหลืออยู่เพียงอย่างเดียวก็คือรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าที่พวกมันปล่อยออกมา ซึ่งเรียกว่า 'รังสีฮอว์กิง-
ปัญหาคือตามการคำนวณที่ดีที่สุดของฮอว์คิง การแผ่รังสีนั้นจะไม่มีข้อมูลที่เป็นประโยชน์เกี่ยวกับสิ่งที่หลุมดำกินเข้าไป ข้อมูลที่กลืนเข้าไปจะสูญหายไปตลอดกาล
และนั่นก็ไม่ได้เจลด้วยความเข้าใจของเราเกี่ยวกับฟิสิกส์ยุคใหม่ ซึ่งระบุว่าสามารถย้อนเวลาได้เสมอ ตามทฤษฎีแล้ว อย่างน้อยที่สุด กระบวนการต่างๆ ในจักรวาลก็จะดูเหมือนเดิมหากเป็นเช่นนั้นวิ่งไปข้างหน้าหรือถอยหลัง-
ดังที่เดนนิส โอเวอร์บายอธิบายต่อที่เดอะนิวยอร์กไทมส์:
"จักรวาลก็เหมือนกับซูเปอร์คอมพิวเตอร์ประเภทหนึ่ง ควรจะสามารถติดตามว่ารถคันหนึ่งเป็นรถกระบะสีเขียวและอีกคันเป็นรถปอร์เช่สีแดง หรือคันหนึ่งสร้างจากสสารและอีกคันหนึ่ง- สิ่งเหล่านี้อาจถูกทำลายได้ แต่ 'ข้อมูล' ซึ่งเป็นคุณลักษณะทางกายภาพที่สำคัญของพวกมัน ควรคงอยู่ตลอดไป”
ดังนั้นความขัดแย้ง และจริงๆ แล้วมันเป็นเรื่องใหญ่ ไม่ใช่แค่สำหรับนักดาราศาสตร์ฟิสิกส์ เพราะถ้ากฎของกลศาสตร์ควอนตัมไม่สามารถรองรับหลุมดำได้ แล้วจะบอกว่ากฎเหล่านั้นใช้กับพวกเราที่เหลือได้อย่างไร
แต่ในปี 2559 ฮอว์คิงเสนอวิธีแก้ปัญหา โดยจริงๆ แล้วหลุมดำอาจมีรัศมีของ 'ขนนุ่ม' อยู่รอบๆ ซึ่งสามารถจัดเก็บข้อมูลได้
'เส้นผม' นั้นไม่ใช่เส้นผมจริงๆ ดังที่คุณอาจจะคิดอยู่แล้ว แต่จริงๆ แล้วเป็นการกระตุ้นควอนตัมพลังงานต่ำที่นำพารูปแบบอันเป็นเอกลักษณ์ของทุกสิ่งที่ถูกหลุมดำกลืนเข้าไป หลังจากที่มันระเหยไปนาน
"รูปแบบนั้น เช่น พิกเซลบน iPhone ของคุณหรือร่องหยักในแผ่นเสียงไวนิล มีข้อมูลเกี่ยวกับสิ่งที่ผ่านขอบฟ้าและหายไป"เขียน Overbye ในเวลานั้น
เพื่อให้ได้ข้อสรุปนี้ ฮอว์คิงระบุปัญหาที่ซ่อนอยู่สองประการเกี่ยวกับสมมติฐานดั้งเดิมของเขา ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมเขาถึงบอกว่าการคำนวณดั้งเดิมของเขา ซึ่งชี้ให้เห็นว่าข้อมูลในหลุมดำจะสูญหายไปตลอดกาลนั้นเป็นสิ่งที่ผิด
สมมติฐานทั้งสองนี้ก็คือสุญญากาศในแรงโน้มถ่วงควอนตัมนั้นมีลักษณะเฉพาะ และหลุมดำนั้นไม่มี 'เส้นผม' ของควอนตัม
นั่นเริ่มซับซ้อนขึ้นเล็กน้อย แต่สิ่งที่คุณต้องรู้ก็คือ ฮอว์คิงได้แก้ไขการคำนวณของเขา และค่อนข้างมั่นใจว่าหลุมดำมี 'ขนนุ่ม' ล้อมรอบพวกมัน
สมมติฐานนี้ได้รับการทบทวนโดยผู้ทรงคุณวุฒิและตีพิมพ์ในจดหมายทบทวนทางกายภาพและนักวิจัยอ้างว่า แม้ว่าจะมีงานที่ต้องทำอีกมาก แต่ก็เป็นขั้นตอนที่น่าหวังในการแก้ไขความขัดแย้งทางข้อมูล
“สิ่งสำคัญคือต้องทราบว่าบทความนี้ไม่สามารถแก้ปัญหาข้อมูลหลุมดำได้” Gary Horowitz นักฟิสิกส์จากมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย ซานตาบาร์บารา เขียนในความเห็นประกอบ
"ขั้นแรก จะต้องวิเคราะห์แรงโน้มถ่วงซ้ำ ไม่ใช่แค่สนามแม่เหล็กไฟฟ้า ขณะนี้ผู้เขียนกำลังดำเนินการงานนี้อยู่ และการคำนวณเบื้องต้นบ่งชี้ว่ากรณีแรงโน้มถ่วงล้วนๆ จะคล้ายกัน"เขาเสริม
“ที่สำคัญกว่านั้น ผมนุ่มที่พวกเขาแนะนำอาจไม่เพียงพอที่จะเก็บข้อมูลทั้งหมดเกี่ยวกับสิ่งที่ตกลงไปในหลุมดำ”
คำวิจารณ์ของเขาคือยังไม่ชัดเจนว่าข้อมูลทั้งหมดที่หลุมดำกลืนเข้าไปสามารถถ่ายโอนไปยังเส้นผมที่อ่อนนุ่มได้จริงหรือไม่ แทนที่จะเป็นเพียงลายเซ็นพลังงานของทุกสิ่งที่สูญหายไป
แต่เขายอมรับ: "เป็นไปได้อย่างแน่นอนว่า ตามเส้นทางที่ระบุในงานนี้ การสอบสวนเพิ่มเติมจะเผยให้เห็นเส้นผมประเภทนี้มากขึ้น และอาจนำไปสู่การแก้ไขปัญหาข้อมูลหลุมดำในที่สุด"
และนั่นคงเป็นวันตัวอักษรสีแดงในวิชาฟิสิกส์อย่างแน่นอน เพราะเราจะเข้าใกล้การทำความเข้าใจปริศนาที่ใหญ่ที่สุดในจักรวาลที่เรารู้จักเข้าไปอีกก้าวหนึ่ง นั่นก็คือความแปลกประหลาดที่เรียกว่าหลุมดำ
นั่นหมายถึงอะไรสำหรับพวกเราที่เหลือ? ตามที่ฮอว์คิงอธิบายในการพูดคุยในปี 2558: "[หลุมดำ] ไม่ใช่คุกนิรันดร์ที่พวกเขาเคยคิดไว้ หากคุณรู้สึกว่าตัวเองติดอยู่ในหลุมดำ อย่ายอมแพ้ มีทางออกอยู่"
และอาจมีร่องรอยของคุณอยู่ภายนอกด้วย
Stephen Hawking เราคิดถึงคุณแล้ว
บทความนี้เผยแพร่ครั้งแรกในเดือนมิถุนายน 2559
