हॉकिंग द्वारा तैयार की गई समस्या का सार इस प्रकार है: ब्लैक होल के गठन और बाद के क्षय के दौरान, उनकी विस्तृत रचना के बारे में जानकारी खो जाती है।

इन्फ्रारेड शिफ्ट

विरोधाभास का सार समझाने के लिए, विद्युत चुम्बकीय तरंगों पर विचार करें। वे विभिन्न आवृत्तियों में आते हैं, और सबसे कम आवृत्तियों रेडियो तरंगों के अनुरूप हैं। यदि आप आवृत्ति बढ़ाते हैं, तो यह पहले से ही अवरक्त विकिरण होगा। तब हमें दृश्य (प्रकाश) स्पेक्ट्रम से तरंगें मिलती हैं। आगे दृश्य स्पेक्ट्रम से परे पराबैंगनी विकिरण, एक्स-रे तरंगें और अंत में, गामा विकिरण होगा।

यदि हम किसी भी विशाल अंतरिक्ष वस्तु से एक निश्चित दूरी पर विकिरण स्रोत रखते हैं और गुरुत्वाकर्षण के केंद्र से एक महान दूरी पर इसके द्वारा उत्सर्जित प्रकाश की निगरानी करते हैं, तो हम तथाकथित अवरक्त पारी देखेंगे। गुरुत्वाकर्षण शरीर से दूर विकिरण की मनाया आवृत्ति इसके आसपास के क्षेत्र में उत्सर्जित की तुलना में थोड़ा कम होगी। ऐसा इसलिए है क्योंकि फोटॉनों (विद्युत चुम्बकीय तरंगों) की ऊर्जा उनकी आवृत्ति के लिए सीधे आनुपातिक है। फोटॉन, जैसा कि यह गुरुत्वाकर्षण आकर्षण को पार करता है, क्रमशः काम करता है, ऊर्जा खो देता है, इसलिए इसकी आवृत्ति कम हो जाती है।

पृथ्वी जैसे शरीर के लिए, यह प्रभाव बल्कि कमजोर है, लेकिन औसत दर्जे का है। हालांकि, उदाहरण के लिए, एक न्यूट्रॉन स्टार के लिए, इन्फ्रारेड शिफ्ट का परिमाण काफी बड़ा हो सकता है। बदले में, एक ब्लैक होल के लिए यह घटना निम्नलिखित अर्थों में अपने चरम पर पहुंचती है। तथ्य यह है कि एक ब्लैक होल में एक तथाकथित घटना क्षितिज होता है - वह सतह जिससे कोई विकिरण अनंत अवरक्त पारी से गुजरता है। यही है, अगर विकिरण स्रोत सीधे क्षितिज पर स्थित है, तो आप देखते हैं कि इसके द्वारा बनाया गया क्षेत्र समय में नहीं बदल रहा है: कोई विकिरण नहीं है, चाहे आप क्षितिज से कितनी दूर हों। क्षितिज सिर्फ वह सतह है जहाँ से प्रकाश (या कोई तरंग) बाहर नहीं उड़ सकता है।

"बाल प्रमेय की अनुपस्थिति"

ब्लैक होल की व्यवस्था की जाती है ताकि वे विशेष रूप से स्थिर क्षेत्र बनाएं, भले ही वे अपनी धुरी के चारों ओर घूमते हों (बशर्ते कि उनके द्रव्यमान का केंद्र बाकी हो)। उनके द्वारा बनाए गए गुरुत्वाकर्षण और विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र समय में नहीं बदलेंगे। इस कथन को ब्लैक होल हेयर लॉस प्रमेय कहा जाता है। सितारों के लिए, ऐसा नहीं है: वे अपने चारों ओर बना सकते हैं, उदाहरण के लिए, समय-अलग-अलग चुंबकीय क्षेत्र, भले ही उनका गुरुत्वाकर्षण का केंद्र आराम के लिए हो। यह इस तथ्य के कारण है कि तारे के अंदर के चार्ज विकिरण को बनाते हुए विभिन्न हलचलें करते हैं। लेकिन एक ब्लैक होल इस तरह का कुछ भी नहीं बनाता है, भले ही इसके क्षितिज के नीचे आवेशों का एक भयानक संचलन हो।

आइए एक विचार प्रयोग करें: कहते हैं, हमारे पास कणों के दो बादल हैं, एक में केवल प्रोटॉन और एंटीप्रोटोन होते हैं, और दूसरे में न्यूट्रॉन होते हैं। इन बादलों को संकुचित करने के लिए कुछ बिंदु पर कुछ शुरू हुआ। यदि उनके द्रव्यमान और रोटेशन के क्षण समान थे, तो परिणामस्वरूप हमें दो ब्लैक होल मिलते हैं जो एक दूसरे से बिल्कुल अप्रभेद्य होते हैं।

हॉकिंग विकिरण

1970 के दशक की शुरुआत में, स्टीफन हॉकिंग ने दिखाया कि एक ब्लैक होल को विकिरण का उत्सर्जन करना चाहिए, लेकिन शास्त्रीय विकिरण की तुलना में इसकी मौलिक रूप से भिन्न प्रकृति है जो हमने ऊपर बताई थी। ऊपर चर्चा किए गए विकिरण के स्रोत हैं, अर्थात् चलती प्रभार और द्रव्यमान। और हॉकिंग विकिरण, कोई भी कह सकता है, इसका कोई स्रोत नहीं है: यह आरोपों के किसी भी आंदोलन का परिणाम नहीं है। यह विकिरण ब्लैक होल में पदार्थ के ढहने के कारण निर्वात (शून्य-बिंदु कंपन के प्रवर्धन / प्रवर्धन) के गुणों में परिवर्तन के परिणामस्वरूप उत्पन्न होता है। इसके अलावा, यदि आवेश और द्रव्यमान केवल विद्युत चुम्बकीय और गुरुत्वाकर्षण तरंगों को जन्म देते हैं, तो क्वांटम हॉकिंग विकिरण के परिणामस्वरूप, इलेक्ट्रॉनों, पॉज़िट्रॉन, प्रोटॉन और अन्य कणों का जन्म हो सकता है।

तो, ब्लैक होल अपने पड़ोस में विभिन्न कणों को जन्म देना शुरू करते हैं। इस विकिरण में कई विशिष्ट गुण होते हैं। सबसे पहले, यह स्थिर है, अर्थात यह समय में बहुत धीरे-धीरे बदलता है अगर ब्लैक होल काफी भारी होता है और धीरे-धीरे अपने द्रव्यमान को खो देता है, जिससे कणों को जन्म मिलता है। इसके अलावा, हॉकिंग विकिरण में एक थर्मल स्पेक्ट्रम है। यही है, एक ब्लैक होल एक निश्चित तापमान पर गरम होने वाले नियमित स्रोत के रूप में फैलता है - इस तरह के स्पेक्ट्रम का आकार विशेष रूप से तापमान मान द्वारा विशेषता है।

तापमान स्पेक्ट्रम की एक महत्वपूर्ण विशेषता यह है कि द्रव्यमान और आवेश को छोड़कर कणों की सभी विशेषताएं समान संभावना के साथ उत्सर्जित होती हैं। मोटे तौर पर, उदाहरण के लिए, किसी भी तटस्थ कण और एक ही ऊर्जा वाले फोटॉन समान संभावना के साथ उत्सर्जित होते हैं।

विरोधाभास

अब हम तैयार करने के लिए तैयार हैं कि सूचना विरोधाभास क्या है। कल्पना कीजिए कि आपके पास दो बादल हैं जो हमसे परिचित हैं, जिनमें से एक प्रोटॉन और एंटीप्रोटोन और न्यूट्रॉन के दूसरे हैं। कल्पना कीजिए कि उनमें से दो तारों से कुछ बनता है - प्रोटॉन और न्यूट्रॉन। और फिर इन सितारों ने अपने जलने के परिणामस्वरूप, अपने द्रव्यमान के कुछ हिस्से को विकिरणित किया, और कुछ एक ठंडी गेंद के रूप में बना रहा। सैद्धांतिक रूप से, सितारों के विकास के अवशेष से, हम प्रत्येक प्राथमिक कण के इतिहास का पता लगा सकते हैं जो बादलों का हिस्सा था। बेशक, तकनीकी रूप से यह एक बहुत मुश्किल काम है, लेकिन यह केवल सिद्धांत की संभावना का विषय है। ब्लैक होल के मामले में अंतर यह है कि, सबसे पहले, ऐसा लगता है कि हम दो ब्लैक होल - प्रोटॉन और न्यूट्रॉन के बीच अंतर नहीं कर सकते, जैसा कि ऊपर बताया गया है। दूसरे,स्रोतों के बिना थर्मल विकिरण ब्लैक होल की संरचना पर कोई विस्तृत जानकारी नहीं रखता है। इस प्रकार, ब्लैक होल के विकास के अवशेष के अनुसार, भले ही उनका द्रव्यमान पूरी तरह से विकिरण में परिवर्तित हो गया हो, ऐसा प्रतीत होता है, सिद्धांत रूप में, उनके मूल को बहाल करने में असमर्थ है।

यह विरोधाभास क्यों है? तथ्य यह है कि विज्ञान की शक्ति अपनी भविष्य कहनेवाला शक्ति में निहित है। विज्ञान यह अनुमान लगा सकता है कि यदि आप ऐसा करते हैं, तो आप इस तरह के और इस तरह की संभावना और इस तरह की सटीकता के साथ ऐसा परिणाम प्राप्त करेंगे, और इस कथन को मात्रात्मक रूप से व्यक्त करेंगे। और कोई भी वैज्ञानिक इस या उस प्रयोग की जाँच कर सकता है। यह पता चला है कि अगर जानकारी खो जाती है, तो एक ब्लैक होल की उपस्थिति में यह सब गलत हो जाता है। गणितीय रूप से, यह इस तथ्य में व्यक्त किया जाता है कि कुछ प्रक्रियाओं की कुल संभावना एकता से असमान हो सकती है, एकता से भी अधिक।

विरोधाभास की आलोचना

हालाँकि, उपरोक्त सभी किसी प्रकार के गुणात्मक तर्क पर आधारित थे। उन सभी को औपचारिक कम्प्यूटेशनल पुष्टि की आवश्यकता होती है। विरोधाभास के इन कम्प्यूटेशनल पुष्टिकरणों को गंभीरता की इतनी कम डिग्री के साथ और इतने सारे कच्चे अनुमानों के साथ तैयार किया जाता है कि एक ही डिग्री की गंभीरता के साथ इसका खंडन किया जा सकता है। एक और बात यह है कि ब्लैक होल की उपस्थिति में होने वाली विभिन्न प्रक्रियाओं के कई विवरण अस्पष्ट रहते हैं। और वैज्ञानिक समुदाय के उस हिस्से के लिए जो मानता है कि एक विरोधाभास है, इसका समाधान ब्लैक होल की प्रकृति को समझने में एक मार्गदर्शक प्रकाश है। यह अक्सर विज्ञान में होता है कि अभी भी खराब समझे जाने वाले विषय के बारे में अलग-अलग दृष्टिकोण हैं।

एमिल अख्मेडोव, भौतिक और गणितीय विज्ञान के चिकित्सक, ए। आई। एलिखानोव इंस्टीट्यूट ऑफ सैद्धांतिक और प्रायोगिक भौतिकी में अग्रणी शोधकर्ता, एसोसिएट प्रोफेसर, सैद्धांतिक भौतिकी विभाग, मास्को इंस्टीट्यूट ऑफ फिजिक्स एंड टेक्नोलॉजी, एसोसिएट प्रोफेसर, गणित विभाग, अर्थशास्त्र का उच्चतर स्कूल।

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