"Kara delik yangın duvarı paradoksu" ve "bilgi kaybı paradoksu" nedir?
"Einstein'ın" Tanrı zar atmaz "sözü çifte bir hata gibi görünüyor. Tanrı sadece zar atmakla kalmıyor, bazen onu gözden uzak bir yere atarak kafamızın karışmasına neden oluyor." - Stephen Hawking
Kara delik önerildiğinden beri, her zaman geniş bir ilgi görmüştür, teoriden varlığının doğrulanmasına kadar ilk resme kadar onlarca yılımızı aldı, ancak bazen biz sıradan insanlar kara deliklerin söyleyecek hiçbir şeyi olmadığını düşünüyoruz. , Bunu zaten iyi bildiğimi hissediyorum. Ancak çoğu zaman bir şeyi ne kadar çok anlarsak, o kadar az anladığımızı hissederiz. Güzel bir söz var: Ne kadar az şey bilirsek, o kadar az sorumuz olur.
Kara delikler aslında en az anladığımız garip bir gök cismi.Güncel teorilerimizi test etmek için ideal bir yer.Ancak, şu anda ustalaştığımız teorileri kara deliklere uyguladığımızda birçok paradoks ortaya çıkacak, yani çeşitli Teorik uyumsuzluk olgusu ortaya çıkacaktır.
Örneğin, bugün hakkında konuşacağımız iki konu: kara delik bilgi kaybı paradoksu ve kara delik yangın duvarı paradoksu.
Teorik olarak konuşursak, bir kara delik oluşturmak kolaydır. Bir kara delik elde etmek için sadece yeterince büyük bir kütleyi veya eşdeğer enerjiyi yeterince küçük bir alana sıkıştırmanız gerekir. Biz insanlarda buna sahip değiliz, ancak evrende genellikle Büyük bir yıldız öldüğünde, nükleer çöküş şeklinde bir kara delik oluşur. Bir yıldızın kütlesi Güneş'in 20 katı veya daha fazla kütlesine sahipse, Tip II süpernova patlamasında ömrünü bitirdiğinde bir kara delik oluşacaktır.
Bir kara delik oluştuktan sonra, zaman geçtikçe daha fazla maddeyi yutmaya veya daha büyük bir kara delik haline gelmek için diğer kara deliklerle birleşmeye devam edecek.Örneğin, Samanyolu'nun merkezindeki kara delik, Güneş'in milyonlarca katı kütleye sahip. Evrendeki en büyük kara delik, güneş kütlesinin milyarlarca, hatta on milyarlarca katına ulaşabilir.
Bir kara deliğin içindeki bilgiler dışarıdan tamamen koptuğu için, kara yüzeyin dışından bir kara deliğin nasıl oluştuğunu ve aralarındaki kompozisyon farkının ne olduğunu bilemeyiz. Kara deliklerin yalnızca aşağıdaki özellikleri bilinebilir:
- Kara deliğin kütlesi,
- Ücreti,
- Ve açısal momentumu veya dönüşü.
Sadece kara delik hakkındaki bu bilgiyi biliyoruz, başka hiçbir şey bilmiyoruz.
Tamamen nötronlardan oluşan bir kara delik yaratırsak, taşıdığı bilginin antinötronlardan oluşan bir kara delikten veya elektron veya pozitronlardan oluşan bir kara delikten farklı olması gerekir. "Baryon sayısı" kuantum evreninde çok önemli bir bilgidir, çünkü evrenin baryon sayısının korunduğunu biliyoruz.Eğer bir kara deliğin baryon sayısı 10 ^ 58 ve diğeri 0 ise, bu bilgiyi elde edemesek de, Bu bilgiler bir şekilde korunmalıdır. Başka bir örnek verelim.
Bir kara deliğin içine bir şey düştüğünü varsayalım. Bir proton, bir antiproton, bir foton, iki foton vb. Olabilir. Hatta yalnız bile olabilir!
Yukarıdakiler karadeliğe düştükten sonra kara deliğin kütlesi artacak ancak kara deliğin içine düşen maddi bilgiler de kara deliğin ufkunun yüzeyine kodlanacaktır. Bir nesne (parçacık, foton ve kişi) görsel arayüzden geçtiğinde, dışarıdaki gözlemci, onlar tarafından yayılan ışığın kırmızıya kaymasının giderek büyüdüğünü ve ışığın daha zayıf, daha sönük ve giderek daha fazla hale geldiğini görecek. Daha kırmızıdır, ancak dış gözlemcilerin gözünde, görsel arayüzden asla geçmeyecekler ve bilgileri, her zaman var olacağı kara deliğin yüzeyinde bırakılacaktır.
Kara delik sonsuza dek var olabilirse, o zaman hiçbir bilgi paradoksu olmayacak: bir şey düşmüş ve ne olduğuna dair bilgi kara deliğin yüzeyinde kalacaktır.
Sonra kuantum dünyasına bakarız, sorunun kaynağı budur. Kara delik çok büyük bir çekim kaynağıdır.Tüm kütleler çok küçük bir alanda sıkıştırılır.Sonuç olarak, kara deliğin etrafındaki boşluk ciddi şekilde kavislidir ve kuantum dünyası kavisli uzayda ve düz uzayda davranır. farklı.
Spesifik olarak, düz bir uzayda sıfır olmayan vakum enerjisi vardır: parçacık-karşı-parçacık çiftleri her zaman üretilir ve yok edilir. Normal şartlar altında, kısa bir süre için var olacaklar ve sonra yok olacaklar ve yeniden bir boşlukta kaybolacaklar. "Önce" ve "sonra" durumuna bakarsak hiçbir fark bulamayız. Ancak kavisli bir uzayda, eğer parçacık-karşı-parçacık çiftleri görüntüleme arayüzünün her iki tarafında görünürse, son derece nadir durumlarda, bu sanal parçacık çiftlerinden biri kara deliğin içine düşecek ve diğer "sanal parçacık" kara delikten kaçacaktır. Ortamda çalınan enerji gerçek bir parçacık haline gelir ve başka bir "karşı parçacığı" yok ederek bir kara cisim radyasyon spektrumu üretir.
Bu uzun ve yavaş bir süreçtir: Güneş kütleli bir kara deliğin buharlaşması 10 ^ 67 yıl ve süper kütleli bir kara deliğin buharlaşması 10 ^ 100 yıl sürer.Uzun bir zaman almasına rağmen, kara delik her zaman ortadan kalkacaktır. Bu Hawking radyasyonu, tüm kara deliklerin nihayetinde nasıl bozulduğudur.
Bununla birlikte, kara deliklerin ürettiği bu tür radyasyon rastgele olup kara deliğe giren herhangi bir bilgiyi taşımayacaktır, bu da bilginin kara deliğe girdiği anlamına gelir, ancak bu bilgi zamanla ortadan kalkacaktır. Kuantum mekaniği, bilginin bu şekilde yok edilmemesi gerektiğine inandığından, kara delik bilgi paradoksu olan bir paradoksumuz var!
Genel varsayım, kara deliğin içindeki bilginin korunması ve kara deliğin bilgisinin bir şekilde yayılan Hawking radyasyonunda kodlanması gerektiğidir, böylece kuantum mekanik bilginin kara delikten kaçabilmesi gerekliliği karşılanabilir. Bununla birlikte, tam olarak hangi şekilde kodlandığını bilmiyoruz, ancak böyle bir hipotez, genel göreliliği kuantum mekaniğinin tersine koyacaktır.
Eğer bilgi kara deliğin ufkunun yüzeyinde depolanabiliyorsa ve Hawking radyasyonuna kodlanıp yayılabiliyorsa, kuantum mekaniği büyük miktarda bilginin kara deliğin ufkunda yüksek enerjili bir perde oluşturacağına ve ufuktan hiçbir şeyin geçemeyeceğine inanıyor. Arayüz bir kara deliğe düşüyor. Fakat genel görelilikte, eşdeğerlik ilkesine göre, herhangi bir nesne görsel arayüzden geçerken herhangi bir anormallik hissetmeyecektir, bunun uzayda bir çarpıklık mı yoksa ivmenin etkisi mi olduğunu ayırt edemiyoruz, yani herhangi bir nesne görsel arayüzden geçebilir. Arayüz kaçınılmaz olarak kara deliğin merkezine düşmez, bu da kara delik ateş duvarının paradoksunu yaratır.
Hawking radyasyonunun tanıtılması birçok teoriyi uzlaşmaz hale getirdi. Aslında bu sorun ufuk olayında yatıyor. Bir kara deliği dış dünyadan tamamen izole ediyor. Işık kaçamaz ve bilgi normal olarak kara delikten kaçamaz. Böylece Hawking, kara deliklerin olay ufkunun olmadığını ve bunun yerine görünen ufuk olduğunu düşünerek "gri delik" kavramını ortaya koydu.Fotosnlar bilgi taşıyabilir ve görünen ufukta geçici olarak hapsolabilir, ancak bu görünen ufuk Evet, her zaman mevcut değildir, belli bir süre içinde yok olacaktır (ne zaman kaybolacağı, bu etkinin altında Hawking bahsetmedi), böylece kara delikteki fotonlar bilgi taşıyıp kaçabilirler, ancak sadece zaman Sorun.
Böylelikle "bilgi kaybı paradoksu" ve "kara delik yangın duvarı paradoksu" tamamen önlenmiş olur.Hawking'in tanımı doğruysa, tüm nesnelerin kaçmasını engelleyen bir olay ufku yoktur, bunun yerine ömrü olan bir görünüm vardır. Ufuk, o zaman kara delik yoktur. Ancak bu ifadeye katılmayan pek çok kişi var Genel olarak konuşursak, bu sorular iyi cevaplanmadı ve Hawking'in açıklaması kısa sürede teyit edilemez.
