Kredit gambar: NASA
Stephen Hawking dan Kip Thorne mungkin berhutang kepada John Preskill satu set ensiklopedia.
Pada tahun 1997, ketiga ahli kosmologi itu membuat pertaruhan mengenai sama ada maklumat yang memasuki lubang hitam tidak ada lagi - iaitu, sama ada bahagian dalam lubang hitam diubah sama sekali oleh ciri-ciri zarah yang memasukinya.
Penyelidikan Hawking menunjukkan bahawa zarah-zarah itu tidak berpengaruh sama sekali. Tetapi teorinya melanggar undang-undang mekanik kuantum dan menimbulkan kontradiksi yang dikenali sebagai "paradoks maklumat."
Sekarang ahli fizik di Ohio State University telah mengemukakan penyelesaian menggunakan teori tali, teori yang menyatakan bahawa semua zarah di alam semesta terbuat dari tali bergetar kecil.
Samir Mathur dan rakan-rakannya telah menghasilkan sejumlah besar persamaan yang sangat menunjukkan bahawa maklumat itu terus ada - terikat dalam tali genting yang memenuhi lubang hitam dari intinya ke permukaannya.
Penemuan menunjukkan bahawa lubang hitam tidak halus, entiti tanpa ciri seperti yang telah lama difikirkan oleh para saintis.
Sebaliknya, mereka adalah bola fuzzy.?
Mathur, profesor fizik di Ohio State, mengesyaki bahawa Hawking dan Thorne tidak akan terkejut dengan hasil kajian itu, yang muncul dalam edisi 1 Mac jurnal Nuclear Physics B.
Dalam pertaruhan mereka, Hawking, profesor matematik di University of Cambridge, dan Thorne, profesor fizik teori di Caltech, bertaruh bahawa maklumat yang memasuki lubang hitam musnah, sementara Preskill - juga profesor fizik teori di Caltech - mengambil pandangan bertentangan. Taruhannya adalah satu set ensiklopedia.
"Saya rasa kebanyakan orang menyerah pada idea bahawa maklumat dihancurkan setelah idea teori rentetan menjadi terkenal pada tahun 1995," Mathur berkata. "Tidak ada yang dapat membuktikan bahawa maklumat itu masih ada sebelum ini."
Dalam model klasik bagaimana lubang hitam terbentuk, objek supermasif, seperti bintang gergasi, runtuh untuk membentuk titik graviti tak terhingga yang sangat kecil, yang disebut singularitas. Kawasan khas di ruang angkasa mengelilingi keunikan, dan objek yang melintasi sempadan wilayah, yang dikenali sebagai cakrawala peristiwa, ditarik ke dalam lubang hitam, tidak akan pernah kembali.
Secara teori, cahaya bahkan tidak dapat melepaskan diri dari lubang hitam.
Diameter cakrawala peristiwa bergantung pada jisim objek yang membentuknya. Sebagai contoh, jika matahari runtuh menjadi singularitas, cakrawala kejadiannya akan berukuran kira-kira 3 kilometer (1.9 batu). Sekiranya Bumi mengikutinya, cakrawala kejadiannya hanya akan berukuran 1 sentimeter (0.4 inci).
Mengenai apa yang ada di wilayah antara singularitas dan cakrawala kejadiannya, ahli fizik selalu mencari tempat kosong, secara harfiah. Tidak kira apa jenis bahan yang membentuk keunikan, kawasan di dalam cakrawala acara seharusnya tidak mempunyai struktur atau ciri-ciri yang dapat diukur.
Dan di dalamnya timbul masalah.
Masalah dengan teori klasik ialah anda boleh menggunakan gabungan zarah untuk membuat lubang hitam - proton, elektron, bintang, planet, apa pun - dan tidak akan ada perbezaannya. Pasti ada berbilion cara untuk membuat lubang hitam, namun dengan model klasik keadaan akhir sistem selalu sama ,? Mathur berkata.
Keseragaman semacam itu melanggar undang-undang mekanikal kuantum kebolehbalikan, jelasnya. Ahli fizik mesti dapat mengesan produk akhir dari sebarang proses, termasuk proses yang membuat lubang hitam, kembali ke keadaan yang membuatnya.
Sekiranya semua lubang hitam adalah sama, maka tidak ada lubang hitam yang dapat ditelusuri kembali ke permulaannya yang unik, dan sebarang maklumat mengenai zarah-zarah yang menciptanya hilang selamanya lubang itu terbentuk.
"Tidak ada yang benar-benar mempercayainya sekarang, tetapi tidak ada yang dapat menemui sesuatu yang salah dengan hujah klasik," Mathur berkata. "Kita sekarang boleh mencadangkan apa yang salah."
Pada tahun 2000, ahli teori rentetan menamakan paradoks maklumat nombor lapan dalam senarai sepuluh masalah fizik mereka yang akan diselesaikan pada milenium berikutnya. Senarai itu merangkumi soalan seperti? Berapa jangka masa proton ?? dan? bagaimana graviti kuantum dapat membantu menjelaskan asal usul alam semesta ??
Mathur mula mengusahakan paradoks maklumat ketika dia menjadi penolong profesor di Massachusetts Institute of Technology, dan dia menyerang masalah itu sepenuh masa setelah bergabung dengan fakulti Ohio State pada tahun 2000.
Dengan penyelidik pasca doktoral Oleg Lunin, Mathur menghitung struktur objek yang terletak di antara keadaan tali sederhana dan lubang hitam klasik yang besar. Daripada menjadi benda kecil, ternyata benda itu besar. Baru-baru ini, dia dan dua pelajar kedoktoran - Ashish Saxena dan Yogesh Srivastava - mendapati bahawa gambar yang sama dari? Fuzzball? terus berlaku untuk objek yang lebih menyerupai lubang hitam klasik. Hasil baru tersebut muncul dalam Nuklear Fizik B.
Menurut teori tali, semua zarah asas alam semesta - proton, neutron, dan elektron - terbuat dari kombinasi rentetan yang berbeza. Tetapi sekecil tali, Mathur percaya mereka dapat membentuk lubang hitam besar melalui fenomena yang disebut ketegangan pecahan.
String dapat diregangkan, katanya, tetapi masing-masing membawa sejumlah ketegangan, begitu juga dengan tali gitar. Dengan ketegangan pecahan, ketegangan berkurang apabila tali semakin panjang.
Sama seperti rentetan gitar panjang lebih mudah dipetik daripada tali gitar pendek, helai rentetan mekanik kuantum panjang yang digabungkan lebih senang diregangkan daripada tali tunggal, kata Mathur.
Oleh itu, apabila sebilangan besar tali bergabung, seperti yang diperlukan untuk membentuk banyak zarah yang diperlukan untuk objek yang sangat besar seperti lubang hitam, bola tali yang digabungkan sangat lentur, dan mengembang ke diameter yang luas.
Ketika ahli fizik Ohio State memperoleh formula mereka untuk diameter lubang hitam kabur yang terbuat dari tali, mereka mendapati bahawa ia sesuai dengan diameter cakrawala peristiwa lubang hitam yang disarankan oleh model klasik.
Oleh kerana sangkaan Mathur menunjukkan bahawa tali terus wujud di dalam lubang hitam, dan sifat tali bergantung pada zarah-zarah yang membentuk bahan sumber asli, maka setiap lubang hitam sama uniknya dengan bintang, planet, atau galaksi yang membentuknya. Tali dari bahan berikutnya yang memasuki lubang hitam akan tetap dapat dikesan juga.
Itu bermaksud lubang hitam dapat dikesan kembali ke keadaan asalnya, dan maklumat masih ada.
Penyelidikan ini sebahagiannya disokong oleh Jabatan Tenaga A.S.
Sumber Asal: Siaran Berita Universiti Negeri Ohio
