ในปี พ.ศ. 2517 สตีเฟน ฮอว์คิงหยิบยกแนวคิดที่น่าสนใจขึ้นมา: โดยใช้หลักการของฟิสิกส์ควอนตัม เขาทำนายว่าถึงแม้จะไม่มีอะไรสามารถหนีรอดจากหลุมดำได้สัตว์จักรวาลเหล่านี้สามารถปล่อยอนุภาคออกมาได้จริงๆ และโดยการผลักอนุภาคเหล่านี้ออกไป หลุมดำจะหดตัวเป็นเวลานานมาก และระเหยออกไปในที่สุดอาจระเบิดได้-
ฮอว์คิงจุดประกายการอภิปรายที่ดำเนินมายาวนานกว่า 50 ปี แนวคิดที่ว่าหลุมดำระเหยไปทำให้เกิดหลักการพื้นฐานสองประการของฟิสิกส์ — ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป และ- เข้าสู่ความขัดแย้ง
แต่หากสมมติว่าฮอว์คิงและคนอื่นๆ พูดถูก หลุมดำจะระเหยไปโดยไม่ทิ้งอะไรไว้ข้างหลังได้อย่างไร ก่อนที่เราจะสำรวจแนวคิดที่บิดเบือนความคิดนี้ สิ่งสำคัญคือต้องรู้ว่านักฟิสิกส์เชิงทฤษฎียังคงถกเถียงกันอยู่ว่ามันเป็นไปได้อย่างไร แต่ในช่วงไม่กี่ทศวรรษที่ผ่านมา มีคำอธิบายที่เป็นไปได้หลายประการว่าหลุมดำดูเหมือนจะท้าทายกฎจักรวาลของเราด้วยการหายไปอย่างไร
“เราใช้เวลา 50 ปีที่ผ่านมาต่อสู้กับเรื่องนี้”แดเนียล ฮาร์โลว์นักฟิสิกส์จาก MIT กล่าวกับ WordsSideKick.com “ฉันจะบอกว่าตอนนี้เราเข้าใจมันดีกว่าฮอว์คิงมาก”
ที่เกี่ยวข้อง:
อัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ ทำนายการมีอยู่ของในปี พ.ศ. 2458 ด้วยทฤษฎีของเขาซึ่งอธิบายวิธีการ- ตามทฤษฎีนี้ หลุมดำเป็นวัตถุที่มีมวลจำนวนมากถูกบีบอัดให้กลายเป็นพื้นที่เอกพจน์โดยที่แข็งแกร่งมากจนแม้แต่แสงก็ไม่สามารถหลุดพ้นจากแรงดึงดูดได้
“ตามทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป ทุกสิ่งสามารถเข้าไปภายใน [หลุมดำ] เท่านั้น และไม่มีอะไรสามารถออกมาได้” กล่าวไฮโน ฟัลเค่นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์จากมหาวิทยาลัย Radboud ในประเทศเนเธอร์แลนด์ ซึ่งมีส่วนร่วมในการจับภาพ- “ทุกสิ่งที่โยนเข้าไปจะถูกบดขยี้จนหมดสิ้น”
แต่อีกประมาณ 60 ปีต่อมาฮอว์คิงการคำนวณแสดงให้เห็นว่าบางทีไม่ใช่ทุกสิ่งที่ถูกหลุมดำบดขยี้ ในกลศาสตร์ควอนตัม คู่อนุภาค — อนุภาคและปฏิอนุภาค — กะพริบเข้าและดับไป อนุภาคเหล่านี้มักจะหักล้างกัน
แต่ฮอว์คิงแย้งว่าความผันผวนของสนามที่ขอบฟ้าเหตุการณ์ ซึ่งเป็น "จุดที่ไม่มีทางหวนกลับ" ของหลุมดำซึ่งไม่มีสิ่งใดหลบหนีไปได้ หมายความว่าอนุภาคเหล่านี้ไม่ได้ตัดกันออกไปเสมอไป หนึ่งในอนุภาคเหล่านั้นสามารถถูกดูดเข้าไปในหลุมดำได้ ในขณะที่อีกอันถูกดีดออกสู่อวกาศ เหลือกลุ่มเมฆที่เรียกว่ารังสีฮอว์กิงไว้เบื้องหลัง เมื่ออนุภาคถูกปล่อยออกมามากขึ้นเรื่อยๆ หลุมดำก็เริ่มสูญเสียพลังงานและมวล และหายไปในที่สุดตามทฤษฎีนี้
กระบวนการนี้จะช้ามาก หลุมดำที่มีมวลดวงอาทิตย์สามารถกลืนกินได้10^67 ปีระเหยไปจนหมด — ยาวนานกว่าอายุของจักรวาลในปัจจุบัน และนักวิทยาศาสตร์ยังไม่พบหลักฐานสำหรับเรื่องนี้ซึ่งหมายความว่ารังสีฮอว์กิงอาจไม่สามารถตรวจพบได้ นักวิทยาศาสตร์บางคนพยายามจะดูการแผ่รังสีที่เข้าใจยากนี้ในห้องแล็บและหลุมดำเล็กๆ ซึ่งมีตำแหน่งที่จะระเหยได้เร็วกว่าในกาแลคซีของเรา
ความขัดแย้งของหลุมดำ
อย่างไรก็ตาม แนวคิดของฮอว์คิงมีข้อแม้บางประการที่นำไปสู่คำถามที่น่าสับสน การระเหยทำให้เกิดปริศนาที่เรียกว่าความขัดแย้งของข้อมูลหลุมดำ หากหลุมดำระเหยและหายไป อนุภาคที่หลุมดำทิ้งไว้ก็จะขาดข้อมูลเกี่ยวกับสถานะดั้งเดิมของสสาร สิ่งนี้ละเมิดแนวคิดหลักในฟิสิกส์ที่ว่าระบบในช่วงเวลาหนึ่งควรกำหนดหรือสะท้อนสถานะของระบบในอีกจุดหนึ่ง หรือที่เรียกว่าความสามารถในการคาดเดาได้
นักวิทยาศาสตร์ยังคงถกเถียงกันอยู่ว่าจะแก้ไขความขัดแย้งนี้ได้อย่างไร “สิ่งที่น่าทึ่งเกี่ยวกับความขัดแย้งของฮอว์คิงก็คือการจะแก้ไขมันได้นั้น คุณจะต้องละทิ้งหลักการอันศักดิ์สิทธิ์ทางฟิสิกส์ไป” ฮาร์โลว์กล่าว วิธีแก้ปัญหาของฮอว์คิงคือละทิ้งความสามารถในการคาดเดาได้ในขณะที่เขาคร่ำครวญในรายงานปี 1976-
นักฟิสิกส์บางคนกำลังตรวจสอบกฎหมายเกี่ยวกับอุณหพลศาสตร์เพื่อแก้ไขความคลาดเคลื่อนนี้ และเอนโทรปีส่งผลต่อข้อมูลควอนตัมอย่างไร นักฟิสิกส์อีกกลุ่มหนึ่งกำลังตรวจสอบบริเวณนั้น โดยหลักการที่ว่าวัตถุจะได้รับอิทธิพลโดยตรงจากสิ่งรอบตัวเท่านั้น พวกเขาเชื่อว่าความขัดแย้งทางข้อมูลสามารถแก้ไขได้ด้วยสิ่งที่เรียกว่า— แนวคิดที่ว่าอนุภาคภายในหลุมดำมีสถานะควอนตัมร่วมกันกับอนุภาคที่สัมพันธ์กันภายนอก
แม้จะมีความก้าวหน้าในการทำความเข้าใจการระเหยของหลุมดำ แต่ความลึกลับก็ยังคงสะสมเพิ่มขึ้น ในการศึกษาปี 2023 ในวารสารจดหมายทบทวนทางกายภาพฟัลค์เคและเพื่อนร่วมงานแย้งว่าความขัดแย้งทางข้อมูลอาจไม่ได้จำกัดอยู่เพียงหลุมดำเท่านั้น จากการคำนวณของฮอว์คิงอีกครั้ง ทีมงานเสนอว่าวัตถุทั้งหมดอาจมีปัญหาเดียวกันจึงเป็นปริศนาที่ลึกซึ้งยิ่งขึ้น
“มีบางอย่างในโลกที่เราไม่สามารถอธิบายได้” ฟัลเก้กล่าว “แต่คุณรู้ไหมว่าด้วยการสร้างความลึกลับมากขึ้น จริงๆ แล้วเราอาจเข้าใกล้วิธีแก้ปัญหาไปอีกขั้นหนึ่งในที่สุด”
