ब्लैक होल और अकादमिक दीवारें

एक ब्लैक होल में गिरना सरल हुआ करता था: आप कुछ भी नोटिस नहीं करेंगे। लेकिन क्या आपके रास्ते में एक दीवार दिखाई दे सकती है?

आइंस्टीन के अनुसार, आप एक ब्लैक होल के घटना क्षितिज को पार करने के क्षण पर ध्यान नहीं देंगे। लेकिन अब शोधकर्ता साबित कर रहे हैं कि आपके रास्ते में आग की दीवार (या ईंट) दिखाई दे सकती है। क्या वे सब एक साथ पागल हो गए हैं?



Tl; dr: हाँ।

कभी-कभी यह समझना बहुत मुश्किल होता है कि कोई व्यक्ति ऐसी शैक्षणिक समस्या को हल करने में समय क्यों बर्बाद करेगा जैसे कि ब्लैक होल में जानकारी खोना। और यह मैं कहता हूं, पिछले एक दशक के ब्लैक होल के बारे में सोचते हुए। क्या भौतिकविदों के पास युद्ध और बीमारी से पीड़ित दुनिया में, या कम से कम व्याकरण संबंधी त्रुटियों के लिए अधिक कुछ नहीं है? 40 साल पुरानी पहेली की बदौलत सुर्खियों में आने की उम्मीद के अलावा, इन शोधकर्ताओं ने क्या प्रेरित किया?



कई भौतिक विज्ञानी आज ऐसे विषयों पर काम कर रहे हैं, जो ब्लैक होल में जानकारी का नुकसान है जो वास्तविकता से तलाकशुदा लगते हैं। ब्लैक होल पूरी तरह से वाष्पीकरण के बाद जानकारी को नष्ट करने में सक्षम होंगे, और अगले 100 अरब वर्षों में ऐसा नहीं होगा। इन वैज्ञानिकों ने अपने विचारों का व्यावहारिक अनुप्रयोग नहीं किया है, लेकिन यह अहसास कि आज किसी को विज्ञान का मार्ग प्रशस्त करना होगा, जो सौ, हजार या दस हजार वर्षों में आवश्यक हो जाएगा। और जो गड़बड़ चल रही है, उसका वर्णन करते हुए समाचारों की सुर्खियाँ पढ़ते हुए, मुझे लगता है कि इस तर्क की निर्विवाद रूप से पवित्रता और विरोधाभास की ओर ले जाने वाले अपरिहार्य तर्क ही इसमें वजन जोड़ते हैं।

और मुझे तार पहेलियों से दूर किया जा सकता है।



यदि ब्लैक होल में सूचना का नुकसान एक अंतरिक्ष जासूस है, तो क्वांटम सिद्धांत एक शिकार है। स्टीफन हॉकिंग ने 1970 के दशक की शुरुआत में दिखाया कि गुरुत्वाकर्षण के साथ क्वांटम सिद्धांत का संयोजन हमें ब्लैक होल से थर्मल विकिरण देता है। इस "हॉकिंग विकिरण" में ऐसे कण होते हैं जिनमें तापमान के अलावा कोई अन्य जानकारी नहीं होती है। और जब ब्लैक होल पूरी तरह से वाष्पित हो जाता है, तो उसमें क्या गिर गया, इसके बारे में सारी जानकारी नष्ट हो जाती है। लेकिन सूचना का ऐसा विनाश क्वांटम सिद्धांत के साथ असंगत है, जिसका उपयोग इस निष्कर्ष को साबित करने के लिए किया जाता है। क्वांटम सिद्धांत में, सभी प्रक्रियाएं समय में प्रतिवर्ती होती हैं, लेकिन एक ब्लैक होल का वाष्पीकरण, जाहिरा तौर पर अपरिवर्तनीय है।

और यह भौतिकविदों के लिए एक गंभीर पहेली है, क्योंकि यह दर्शाता है कि गुरुत्वाकर्षण और क्वांटम सिद्धांत गठबंधन नहीं करना चाहते हैं। समस्या की व्याख्या करें, क्वांटम गुरुत्वाकर्षण के अज्ञात सिद्धांत की अपील करना, भी विफल रहा। हॉकिंग विकिरण एक क्वांटम गुरुत्वाकर्षण प्रक्रिया नहीं है, और हालांकि कुछ बिंदु पर क्वांटम गुरुत्वाकर्षण ब्लैक होल के वाष्पीकरण के अंतिम चरण में महत्वपूर्ण हो जाता है, यह तर्क दिया जाता है कि तब तक सभी जानकारी निकालने में बहुत देर हो चुकी है।



1990 के दशक के अंत तक स्थिति में नाटकीय रूप से बदलाव आया, जब मालडेसेना ने सुझाव दिया कि कुछ गुरुत्वाकर्षण सिद्धांत गेज सिद्धांतों के बराबर हैं। यह प्रसिद्ध "गेज और गुरुत्वाकर्षण का पत्राचार" स्ट्रिंग सिद्धांत में खोजा गया था, और यद्यपि यह गणितीय रूप से सिद्ध नहीं हुआ है, यह एक ब्लैक होल में सूचना के नुकसान की समस्या को समाप्त करता है, क्योंकि ब्लैक होल के वाष्पीकरण के दौरान कोई फर्क नहीं पड़ता है, इसे गेज सिद्धांत में समान रूप से वर्णित किया गया है। एक गेज सिद्धांत जानकारी को नहीं मारता है, और इसलिए कोई समस्या नहीं है।

हालांकि कैलिब्रेशन और गुरुत्वाकर्षण की अनुरूपता ने कई लोगों को आश्वस्त किया, जिसमें स्टीफन हॉकिंग स्वयं भी शामिल थे, कि ब्लैक होल जानकारी को नष्ट नहीं करते हैं, यह इस बात पर प्रकाश नहीं डालता है कि ब्लैक होल से सूचना कैसे बचती है। अनुसंधान जारी रहा, लेकिन सैद्धांतिक भौतिकविदों के बीच शालीनता फैल गई। स्ट्रिंग सिद्धांत ने विरोधाभास को हल कर दिया है, और इसके विवरण को समझने से पहले यह केवल समय की बात है।



लेकिन सब गड़बड़ हो गया। इसके बजाय, 2012 में, भौतिकविदों, अल्मीरी, मरोलफ, पॉल्किंस्की, और सैली (अलमहेरी, मारोल, पॉल्किंस्की, सुली - एएमपीएस) के एक समूह ने दिखाया कि यह "निर्णय" विरोधाभासी था। उन्होंने दिखाया कि चार मान्यताओं, जिनमें से अधिकांश स्ट्रिंग सिद्धांतकारों का मानना ​​है, की शुद्धता को एक साथ पूरा नहीं किया जा सकता है। ये धारणाएं हैं:

1. ब्लैक होल जानकारी नष्ट नहीं करते हैं।
2. .
3. , , .
4. , , .

दूसरी धारणा यह दावा करती है कि हॉकिंग विकिरण क्वांटम गुरुत्वाकर्षण का प्रभाव नहीं है। तीसरा, गणना से स्ट्रिंग सिद्धांत में ब्लैक होल की व्युत्पत्ति माइक्रोस्ट्रेट्स है। चौथा - आइंस्टीन की समानता का सिद्धांत। संक्षेप में, एएमपीएस का कहना है कि इनमें से एक धारणा गलत है। एक गवाह झूठ बोल रहा है, लेकिन वास्तव में कौन?

अपने काम में, एएमपीएस ने सुझाव दिया, शायद बहुत गंभीरता से नहीं, कम से कम विवादित धारणा को छोड़ने के लिए: चौथा। यदि आप नंबर 4 को छोड़ देते हैं, तो अन्य तीन इस तथ्य को जन्म देंगे कि एक ब्लैक होल में गिरने वाला एक पर्यवेक्षक "आग की दीवार" पर ठोकर खाता है और नरक में जलता है। हालांकि, समानता का सिद्धांत सामान्य सापेक्षता की हठधर्मिता है, और इसे केवल अंतिम उपाय के रूप में छोड़ दिया जा सकता है।



एक गैर-पर्यवेक्षक को, यह स्पष्ट लगता है कि 3 गवाह झूठ बोल रहा है। अन्य मान्यताओं के विपरीत जो पहले से ज्ञात सिद्धांतों और महान सटीकता के साथ अनुसरण करते हैं, संख्या 3 असत्यापित से निम्नानुसार है। इसलिए यदि हम किसी एक धारणा को छोड़ देते हैं, तो शायद यह धारणा होगी कि स्ट्रिंग सिद्धांत ब्लैक होल की सामग्री के बारे में सही है। लेकिन यह संभावना, निश्चित रूप से, स्ट्रिंग सिद्धांतकारों के बीच बहुत लोकप्रिय नहीं है।

कुछ महीनों के भीतर, सैद्धांतिक उच्च-ऊर्जा भौतिकी का अक्सिव खंड इन मान्यताओं को समेटने के प्रयासों से भरा हुआ था। बिल्कुल सभी समाधान प्रस्तावित किए गए थे, आग की दीवार के सिद्धांत को अपनाने से लेकर मल्टीवर्स और जटिल विचार प्रयोगों तक, यह प्रदर्शित करते हुए कि एक पर्यवेक्षक एक ब्लैक होल में गिरता है, यह ध्यान नहीं देता कि यह जल जाएगा। हाँ, यहाँ आपके पास आधुनिक भौतिकी है।

मैंने भी इस चर्चा में योगदान दिया। मैंने सभी गवाहों को आश्वस्त किया, उनमें से किसी ने भी झूठ का आभास नहीं किया। इसे स्वीकार करते हुए, मुझे एहसास हुआ कि उनकी स्पष्ट असंगति सबूत में इस्तेमाल की गई पांचवीं, अघोषित धारणा से आई है। जैसे प्रतीत होता है कि परस्पर विरोधी गवाही अचानक समझ में आ सकती है जब आपको पता चलता है कि पीड़ित को नहीं मारा गया था जहाँ आपको शरीर मिला था, ये चार कथन समझ में आते हैं जब आपको एक निश्चित तरीके से जानकारी को बचाने की आवश्यकता नहीं होती है (जैसे कि इसका अंतिम हालत "विशिष्ट" नहीं होगी)। इसके बजाय, घटना क्षितिज के पास स्थानीय ऊर्जा संरक्षण की आवश्यकता आग की दीवार को असंभव बना देती है, और एक ही समय में दिखाती है कि क्वांटम सिद्धांत के साथ ब्लैक होल का वाष्पीकरण कैसे ठीक रहता है।



ऐसा लगता है कि किसी को भी मेरा काम पसंद नहीं आया। शायद इस तथ्य के कारण कि इसमें एक अतुलनीय तस्वीर है। या इस निष्कर्ष के कारण कि कहीं घटना क्षितिज के पास एक सीमा है जो क्वांटम सिद्धांत को बदल देती है, और इसलिए कि यह किसी भी पर्यवेक्षक के लिए अदृश्य है जो एक ब्लैक होल के पास है। इस सीमा द्वारा उत्पादित प्रभावों को मापा जा सकता है, लेकिन केवल एक महान दूरी पर।

और यद्यपि मेरी धारणा ने आग की दीवार के साथ पहेली को हल किया, लेकिन इसने ब्लैक होल में सूचना के नुकसान की समस्या को हल नहीं किया। मैंने एक नोट में उल्लेख किया है कि, सिद्धांत रूप में, आप इस सीमा का उपयोग आउटगोइंग विकिरण के लिए सूचना प्रसारित करने के लिए कर सकते हैं, लेकिन यह अभी भी यह नहीं बताएगा कि जानकारी इस सीमा तक कैसे पहुँचती है।

काम के प्रकाशन के बाद, मैंने फिर से ब्लैक होल के वाष्पीकरण के बारे में नहीं सोचा। लेकिन पिछले हफ्ते 't Hooft से एक प्रिस्क्रिप्शन arxiv में दिखाई दिया। यह ब्लैक होल के ऊष्मप्रवैगिकी के साथ छेड़छाड़ करने वाले पहले लोगों में से एक है, और अपने नए काम 'टी हूफ्ट में पता चलता है कि ब्लैक होल ईवेंट क्षितिज एक सीमा-परक सूचना के रूप में कार्य करता है - एक "ईंट की दीवार", जैसा कि न्यू साइंटिस्ट द्वारा वर्णित है। यह विचार स्टीवन हॉकिंग की हालिया धारणा से प्रेरित था कि ब्लैक होल में गिरने वाली अधिकांश जानकारी क्षितिज पर संग्रहीत होती है। यदि ऐसा है, और आप क्षितिज को काम करने का मौका दे सकते हैं, तो जानकारी फिर से ब्लैक होल को छोड़ने में सक्षम होगी।

बेशक, मुझे नहीं लगता कि ईंटें आग पर एक बड़ा सुधार हैं, और मुझे यकीन है कि यह विचार नहीं होगा। लेकिन इस सभी भ्रम के बाद, यह हमें बेहतर ढंग से समझने में मदद कर सकता है कि क्षितिज हॉकिंग विकिरण के साथ वास्तव में कैसे संपर्क करता है और यह कैसे इसमें जानकारी को संलग्न करता है।

तेजी से एक हजार साल आगे। वहां हम क्वांटम गुरुत्व के सिद्धांत की प्रतीक्षा कर रहे हैं, जो हमें कम से कम दूरी पर स्थान और समय के व्यवहार को समझने की अनुमति देता है, और, कई आशा के रूप में, क्वांटम सिद्धांत का स्रोत या यहां तक ​​कि मामला भी। प्रगति छोटे कदम हैं, और कभी-कभी इतिहास हमें हलकों में ले जाता है, लेकिन भौतिकविदों को इस ज्ञान का समर्थन किया जाता है कि समाधान मौजूद होना चाहिए और जानकारी का हत्यारा पकड़ा जाएगा। पुस्तक के अंतिम पृष्ठ को पढ़ने में कोई चाल नहीं है - यह अभी तक नहीं लिखा गया है।

Source: https://habr.com/ru/post/hi397067/