اين تحقيق عنوان مى كند كه مى توان روزى از سياهچاله ها به عنوان رايانه هاى كوانتومى با دقتى باورنكردنى استفاده كرد، به شرط اينكه نخست موانع بسيار دشوار نظرى و عملى موجود از سر راه برداشته شوند.
اين باور وجود دارد كه سياهچاله ها هر چيزى را كه از يك نقطه بدون بازگشت اطراف آنها موسوم به افق رويداد عبور كند، نابود مى سازند. اما «استفن هاوكينگ» در دهه ۱۹۷۰ با استفاده از مكانيك كوانتومى نشان داد كه سياهچاله ها انرژى تابشى گسيل مى كنند. اين گسيل در نهايت باعث مى شود كه سياهچاله ها بخار و به طور كامل ناپديد شوند. وى در اصل استدلال مى كرد كه اين «انرژى تابشى هاوكينگ» آنقدر اتفاقى است، كه نمى تواند هيچ گونه اطلاعاتى در مورد مواد فروريخته به درون سياهچاله را به بيرون انتقال دهد. اما اين استدلال با مكانيك كوانتومى كه مى گويد اطلاعات كوانتومى هرگز نابود نمى شوند، منافات دارد. در نهايت، «هاوكينگ» تغيير عقيده داد و در سال ۲۰۰۴ در فرضيه اى مشهور اذعان كرد كه سياهچاله ها اطلاعات را نابود نمى كنند.
«دانيل گاتسمن» از موسسه Perimeter واترلو در كانادا در گفت وگو با پايگاه اطلاع رسانى New Scientist مى گويد: «اما اين انتهاى كار نيست و اين موضوع تا حل شدن نهايى فاصله زيادى دارد. هاوكينگ نظر خود را تغيير داد اما تعداد زيادى از دانشمندان عقيده خود را تغيير ندادند. در واقع هنوز سئوالات زيادى در اين مورد وجود دارد.»
• درهم تنيدگى كوانتومى
اكنون «ست الويد» از موسسه فناورى ماساچوست يك مدل كوانتومى بحث انگيز به نام «تصوير مرحله نهايى» را مورد استفاده قرار داده تا اين دوگانگى و پارادوكس را حل كند. اين مدل پيشنهاد مى كند كه تحت شرايط بسيار شديد خاصي_ مانند ميدان گرانشى شديد يك سياهچاله- جرم هايى كه در شرايط عادى گزينه هاى متعددى براى رفتار خود دارند، فقط مى توانند يك انتخاب در رفتار داشته باشند. براى مثال، اگر يك سكه به درون سياهچاله پرتاب شود، سياهچاله مى تواند باعث شود كه سكه هميشه «شير» باشد. (منظور از شير همان «شير يا خط» با استفاده از سكه است- مترجم)
اين امر باعث مى شود اطلاعات از سياهچاله فرار كنند، بدون آنكه در تفسير آنها ابهامى وجود داشته باشد. اطلاعات از طريق يك فرآيند كوانتومى به نام « درهم تنيدگى» گريز مى كنند. در فرآيند در هم تنيدگى اگر اجرام با يكديگر برهم كنش كرده باشند و يا به واسطه فرآيند مشتركى به وجود آمده باشند، مستقل نيستند. اين اجرام به هم مرتبط يا «در هم تنيده» مى شوند به گونه اى كه تغيير يكى از آنها به طور تغييرناپذيرى باعث تاثير در ديگرى مى شود كه فاصله آنها از يكديگر دخالتى در اين تاثير ندارد. در سياهچاله ها انرژى تابشى هاوكينگ درست از درون افق رويداد منشا مى گيرد و داراى دو مولفه است: يكى كه سياهچاله را ترك مى كند و ديگرى كه به سمت نقطه واحدى كه خود سياهچاله است فرو مى ريزد.
اين مولفه ها در هم تنيده اند. بنابراين زمانى كه ماده مكيده شده به درون سياهچاله با انرژى تابشى در حال سقوط هاوكينگ در محل نقطه واحد برهم كنش مى كند، اين برهم كنش بلافاصله باعث تغيير در انرژى تابشى هاوكينگى مى شود كه از سياهچاله فرار كرده است. به دليل اينكه «تصوير مرحله نهايى» اين برهم كنش را مجبور مى كند كه فقط به يك شيوه رفتار كند، بنابراين اين انرژى تابشى اطلاعاتى را در مورد مواد درون سياهچاله با خود حمل مى كند.
• ادغام شدن با سياهچاله
«گاتسمن» و همكار وى، «جان پرسكيل»، از موسسه فناورى كاليفرنيا دريافتند كه محاسبات قبلى پژوهشگران كه با استفاده از اين مدل انجام شد فرار اطلاعات را فقط براى برهمكنش هاى خاصى بين ماده در حال سقوط و انرژى تابشى در حال سقوط هاوكينگ ميسر كردند. اكنون محاسبات الويد نشان مى دهند كه ماهيت اتفاقى اين برهم كنش ها بدين معنى است كه اين سيستم تقريباً به طور بى نقصى در هم تنيده است.
اين بدان معنى است كه انرژى تابشى خروجى هاوكينگ تقريباً تمامى اطلاعات در مورد ماده-مانند يك فضاپيما- كه به درون سياهچاله سقوط مى كند را با خود حمل مى كند. به گفته الويد، حداكثر اطلاعاتى كه ممكن است در اين فرآيند از بين برود نصف يك واحد كوانتومى يا ۵/۰بيت كوانتومى است. الويد به New Scientist گفت: «مسافران يك فضاپيما تمايل خواهند داشت كه براى آنها ضمانتى وجود داشته باشد. اين تضمين مى بايد به اين گونه باشد كه زمانى كه به درون سياهچاله سقوط مى كنند و درون آن هضم مى شوند، مى توانند با بخار شدن سياهچاله دوباره خلق شوند و به وجود آيند. با اتخاذ برخى اقدامات ساده، مسافران (در زمان خلق مجدد) دقيقاً مانند قبل خواهند بود با كمتر از يك اتم تفاوت.»
الويد همچنين مى گويد اين تحقيق پيشنهاد مى كند كه مى توان از سياهچاله ها به عنوان رايانه هاى كوانتومى استفاده كرد. وى اضافه مى كند: «ممكن است ما با وارد كردن مجموعه درستى از مواد بتوانيم راهى را براى برنامه ريزى اساسى سياهچاله پيدا كنيم.»
• ماموريت نامحتمل
به گفته «گاتسمن»: «هر دو كاربرد مستلزم درك خواص سياهچاله هاى خاصى است و ما بايد هر جزء كوچك از انرژى تابشى هاوكينگ را جمع آورى كنيم، زيرا فضاپيما به همراه تمام موادى كه به درون سياهچاله سقوط مى كنند پراكنده مى شود. بنابراين بايد مشخص كنيم كه كدام اجزا مربوط به فضاپيما هستند و كدام اجزا متعلق به اجرام ديگر هستند. و اين غيرمحتمل است.»
الويد با اين نظر موافق است. درك چگونگى رمزگشايى انرژى تابشى خروجى هاوكينگ مستلزم آن است كه پژوهشگران فيزيك كوانتومى و نسبيت عام را با هم ادغام كنند تا يك تئورى گرانش كوانتومى بدون نقص حاصل شود. اين همان هدفى است كه تا اين زمان به دست نيامده است. وى به شوخى مى گويد: «تا زمانى كه مفهومى از گرانش كوانتومى نداشته باشيم نمى توانيم سيستم عامل لينوكس را بر روى سياهچاله اجرا كنيم.»
گاتسمن مى گويد: «اما وراى مشكلات عملى، اين تحقيق يك نقص نظرى جدى را در خود دارد. به رغم اين واقعيت كه فقط نيمى از يك بيت كوانتومى از اطلاعات از دست مى رود، در واقع تفاوتى بين از دست رفتن يك بيت اطلاعات و از بين رفتن بيت هاى زيادى اطلاعات وجود ندارد. در مكانيك كوانتومى رايج، هيچ نوع اطلاعاتى از بين نمى رود. بنابراين اگر وى درست گفته باشد مى بايد مكانيك كوانتومى را اصلاح كرد تا از دست رفتن اطلاعات در آن مجاز شود. ما نمى دانيم كه چه فرضيه اى جاى آن را خواهد گرفت.»
NewScientistspace.com,Mar.2006
نويسنده : فرشید کریمی