عام

"الثقب الأسود الصوتي" سيساعد في حل المفارقة التي صاغها ستيفن هوكينج

الثقوب السوداء لا تزال واحدة من أكثركائنات غامضة في الكون. مرة واحدة في وجودها ، قلة يعتقد. وحقيقة وجودها في الواقع تم وصفها فقط في النماذج المادية المختلفة. والسؤال هو كيف يمكن دراسة ما هو موجود على بعد ملايين السنين الضوئية من كوكبنا؟ ربما تكون الإجابة عليه قادرة على إعطاء "ثقب أسود سليم" ، مما يساعد أيضًا في حل أحد المفارقات التي نشأت أثناء بحث ستيفن هوكينج. ولكن ما هو "ثقب أسود الصوت"؟ دعونا معرفة ذلك.

أولاً نحتاج إلى الانغماس في التاريخ. في عام 1974 ، اقترح ستيفن هوكينج أن الثقب الأسود ليس أسود حقًا. لونه الأسود يرجع إلى حقيقة أن الجاذبية في منطقة أفق الحدث قوية للغاية لدرجة أن أشعة الضوء لا يمكنها التغلب على هذا التأثير. في نفس الوقت ، افترض هوكينج أن بنية الزمكان في أفق الحدث ستشهد "تذبذبات كمية". وهذا هو ، في هذه اللحظة ، يمكن تحرير أزواج من الجسيمات والجسيمات المضادة من آثار الجاذبية وتظهر على جانبي أفق الحدث.

كانت تسمى هذه العملية هوكينج الإشعاع. بسبب "التذبذبات الكمية" ، يظهر الأزواج المضادون للجسيمات المنبثقين من فراغ الثقب الأسود بالقرب من أفق حدث الثقب الأسود ويحدث أحدهم "يسقط" داخل الثقب الأسود ، والآخر "يطير بعيدًا". من قانون الحفاظ على الطاقة ، يترتب على ذلك أن الجسيمات "الساقطة" وراء أفق الحدث يجب أن يكون لها طاقة سلبية ، في حين أن "الطيران بعيدا" يجب أن يكون لديه طاقة إيجابية. بمعنى آخر ، تفقد الثقوب السوداء الطاقة عندما تنبعث منها. أنها تتبخر ببطء وتقلص ، في نهاية المطاف تختفي تماما.

ما هي مفارقة الثقوب السوداء

المشكلة هي أنه ، وفقا لحسابات هوكينغ ،سوف الإشعاع ثقب أسود تكون عشوائية. هذا يعني أن الثقب الأسود المتقلب يدمر المعلومات ، وتستند فيزياء الكم إلى فرضية أن المعلومات لا تضيع أبدًا. هذه هي المفارقة الرئيسية التي خلصت إليها دراسة طبيعة الثقوب السوداء.

مثيرة للاهتمام أيضا: "أول صورة حقيقية على الإطلاق لثقب أسود"

ما هو "ثقب الصوت الأسود"؟

منذ سنوات عديدة الفيزيائي النظري بيل Unruhجادل بأن أفكار هوكينج حول آفاق أحداث الثقب الأسود يجب أن تنطبق أيضًا على "آفاق الصوت". بمعنى أن أفق الصوت عبارة عن نسخة تماثلية لأفق الحدث ، يتم تطبيقه على الموجات الصوتية مع الفارق الوحيد الذي تستخدمه سرعة الضوء كوحدة سرعة للثقوب السوداء ، وسرعة الصوت في الثقوب السوداء الصوتية.

في عام 2016 ، جيف شتاينهاور من تكنيون(معهد إسرائيل للتكنولوجيا) في مدينة حيفا ، إسرائيل ، في واحدة من التجارب أعادت تهيئة الظروف لظهور "الأفق الصوتي" للغاية ، لتسريع السائل من ذرات الروبيديوم -87 إلى سرعة تفوق سرعة الصوت. في نفس العام ، تم اكتشاف تناظر هوكينج للإشعاع. ظهرت وحدات كمية من الصوت ، تسمى الفونونات ، في أزواج ، وتم توجيه فونون واحد على طول تدفق السائل المتحرك ، في حين ذهب الآخر في اتجاه المنبع وهرب.

الآن ، بعد ثلاث سنوات ، تحسنتسمح الجهاز "بالتحقق من تنبؤات هوكينج". في عملهم الجديد ، اكتشف شتاينهاور وثلاثة من موظفيه أن الإشعاع الصوتي لا يحمل أي معلومات.

"يعطينا الاكتشاف تلميحات حول المعلوماتالمفارقة. يشير الشكل الحراري للطيف إلى أن إشعاع هوكينج لا يحمل أي معلومات. لذلك ، يجب أن نبحث عن معلومات في مكان آخر لحلها. "


مقارنة بين الثقوب السوداء "الصوتية" و "الفضائية"

السؤال الرئيسي هو ما إذا كانالنظر في الزمكان في أفق الحدث الثقب الأسود كما المستمر. تؤكد البيانات الجديدة أنه في حالة وجود سائل ، حيث يكون التدفق ، كما هو معروف جيدًا ، مستمرًا ، لا يزال التناقض مستمرًا ، حيث تؤدي طاقة "الثقب الأسود الصوتي" ، إلى تناقص المعلومات.

ولكن هناك عقبة كبيرة: قد لا تعمل حالة صالحة للسوائل في وقت الفراغ ، والتي قد لا يكون لها بالضرورة مسار مستمر في منطقة أفق حدث الثقب الأسود. إن وجود تدفق زمني "متقطع" في منطقة أفق الحدث يمكن أن يفسر المفارقة المرتبطة بفقدان المعلومات ، لأنه في هذه الحالة لا تختفي أزواج الجسيمات التي تنتجها Hawking Radiation بدون أثر ، ولكن ببساطة "تنتقل إلى مستوى آخر" من الزمكان.

لذلك إذا كنت تدير لنموذجالتدفق "المتقطع" في إطار تجارب "الثقب الأسود الصوتي" ، سنكون قادرين على حل المفارقة المرتبطة باختفاء المعلومات الناشئة في منطقة أفق أحداث الثقب الأسود.

ناقش هذا وغيرها من الأخبار التي يمكنك في موقعنا الدردشة في برقية.