حديثا ورق بقلم ستيفن هوكينج قد أحدث ضجة كبيرة ، حتى أنه دفع Nature News للإعلان لا توجد ثقوب سوداء . كما كتبت في وظيفة سابقة ، هذا ليس بالضبط ما ادعى هوكينغ. ولكن من الواضح الآن أن ادعاء هوكينغ بشأن الثقوب السوداء خاطئ لأن المفارقة التي يحاول معالجتها ليست مفارقة بعد كل شيء.
يعود كل ذلك إلى ما يُعرف بمفارقة جدار الحماية للثقوب السوداء. السمة المركزية للثقب الأسود هي أفق الحدث. أفق الحدث للثقب الأسود هو أساسًا نقطة اللاعودة عند الاقتراب من الثقب الأسود. في نظرية النسبية العامة لأينشتاين ، أفق الحدث هو المكان الذي يتشوه فيه الزمان والمكان بسبب الجاذبية بحيث لا يمكنك الهروب منه أبدًا. عبور أفق الحدث وأنت محاصر إلى الأبد.
لطالما شكلت الطبيعة أحادية الاتجاه لأفق الحدث تحديًا لفهم فيزياء الجاذبية. على سبيل المثال ، يبدو أن أفق حدث الثقب الأسود ينتهك قوانين الديناميكا الحرارية. أحد مبادئ الديناميكا الحرارية هو أنه لا ينبغي أن يكون لأي شيء درجة حرارة الصفر المطلق. حتى الأشياء شديدة البرودة تشع القليل من الحرارة ، ولكن إذا احتجز الثقب الأسود الضوء ، فلن ينبعث منه أي حرارة. لذا فإن درجة حرارة الثقب الأسود تساوي صفرًا ، وهو ما لا ينبغي أن يكون ممكنًا.
ثم في عام 1974 أوضح ستيفن هوكينج أن الثقوب السوداء تشع الضوء بسبب ميكانيكا الكم. في نظرية الكم توجد حدود لما يمكن معرفته عن الجسم. على سبيل المثال ، لا يمكنك معرفة الطاقة الدقيقة لجسم ما. بسبب عدم اليقين هذا ، يمكن أن تتقلب طاقة النظام تلقائيًا ، طالما أن متوسطها يظل ثابتًا. ما أظهره هوكينج هو أنه بالقرب من أفق الحدث لثقب أسود يمكن أن تظهر أزواج من الجسيمات ، حيث يصبح أحد الجسيمات محاصرًا داخل أفق الحدث (تقليل كتلة الثقوب السوداء قليلاً) بينما يمكن للآخر الهروب كإشعاع (يحمل جزءًا من الجسيم) طاقة الثقب الأسود).
بينما حل إشعاع هوكينغ مشكلة مع الثقوب السوداء ، فقد خلق مشكلة أخرى تُعرف باسم مفارقة جدار الحماية. عندما تظهر الجسيمات الكمومية في أزواج ، فإنها تكون متشابكة ، مما يعني أنها متصلة بطريقة كمومية. إذا التقط الثقب الأسود أحد الجسيمات ، وهرب الآخر ، فإن الطبيعة المتشابكة للزوج تنكسر. في ميكانيكا الكم ، يمكننا القول أن زوج الجسيمات يظهر في حالة نقية ، ويبدو أن أفق الحدث يكسر هذه الحالة.
تصور الفنان للجسيمات المتشابكة. الائتمان: نيست.
العام الماضي عليه تم عرضه أنه إذا كان إشعاع هوكينغ في حالة نقية ، فإما أنه لا يمكن أن يشع بالطريقة التي تتطلبها الديناميكا الحرارية ، أو أنه سيخلق جدارًا ناريًا من الجسيمات عالية الطاقة بالقرب من سطح أفق الحدث. يُطلق على هذا غالبًا مفارقة جدار الحماية لأنه وفقًا للنسبية العامة ، إذا كنت بالقرب من أفق حدث الثقب الأسود ، فلا يجب أن تلاحظ أي شيء غير عادي. تتطلب الفكرة الأساسية للنسبية العامة (مبدأ التكافؤ) أنه إذا كنت تسقط بحرية بالقرب من أفق الحدث ، فلا يجب أن يكون هناك جدار حماية من الجسيمات عالية الطاقة. في ورقته البحثية ، اقترح هوكينغ حلاً لهذه المفارقة من خلال اقتراح أن الثقوب السوداء ليس لها آفاق حدث. بدلاً من ذلك ، لديهم آفاق واضحة لا تتطلب جدارًا ناريًا للالتزام بالديناميكا الحرارية. ومن هنا جاء إعلان 'لا مزيد من الثقوب السوداء' في الصحافة الشعبية.
لكن مفارقة جدار الحماية تظهر فقط إذا كان إشعاع هوكينغ في حالة نقية ، و ورقة الشهر الماضي بواسطة Sabine Hossenfelder يوضح أن إشعاع هوكينغ ليس في حالة نقية. أظهرت Hossenfelder في ورقتها أنه بدلاً من أن يكون ناتجًا عن زوج من الجسيمات المتشابكة ، فإن إشعاع هوكينغ ناتج عن زوجين من الجسيمات المتشابكة. يُحبس أحد الزوجين المتشابكين بواسطة الثقب الأسود ، بينما يهرب الزوج الآخر المتشابك. تشبه هذه العملية اقتراح هوكينج الأصلي ، لكن جسيمات هوكينج ليست في حالة نقية.
لذا لا توجد مفارقة. يمكن أن تشع الثقوب السوداء بطريقة تتفق مع الديناميكا الحرارية ، ولا تحتوي المنطقة القريبة من أفق الحدث على جدار حماية ، تمامًا كما تتطلب النسبية العامة. لذا فإن اقتراح هوكينغ هو حل لمشكلة غير موجودة.
ما قدمته هنا هو نظرة عامة تقريبية للموقف. لقد تساءلت عن بعض الجوانب الأكثر دقة. للحصول على نظرة عامة أكثر تفصيلاً (وواضحة بشكل ملحوظ) تحقق من مشاركة إيثان سيجل على مدونته Starts With a Bang! أيضا تحقق من آخر على مدونة Sabine Hossenfelder ، رد الفعل ، حيث تتحدث عن القضية بنفسها.