Πώς δραπετεύουν οι πληροφορίες  από μια μαύρη τρύπα

Πηγή: NewScientist, 16 Μαΐου 2008

Εάν μια μαύρη τρύπα καταπιεί ένα βιβλίο, τι συμβαίνει με τις πληροφορίες; Η πιο πρόσφατη μελέτη από μια ομάδα φυσικών λέει ότι στο απώτερο μέλλον, η μαύρη τρύπα θα ξεράσει τελικά το πλήρες περιεχόμενο του βιβλίου! Ούτε μια μαύρη τρύπα δεν μπορεί να καταστρέψει τις πληροφορίες.

Για δεκαετίες αυτή η ερώτηση έχει παγιώσει τη σύγκρουση μεταξύ της κβαντομηχανικής και της θεωρίας της βαρύτητας του Αϊνστάιν, την γενική σχετικότητα. Η κβαντομηχανική επιμένει ότι οι πληροφορίες που περιλαμβάνονται στις κβαντικές καταστάσεις πρέπει να διατηρούνται - όχι μόνο οι λέξεις του βιβλίου, αλλά η πλήρης περιγραφή κάθε ατόμου και μορίου. Έτσι εξετάζοντας οποιοδήποτε σύστημα σήμερα, μπορείτε θεωρητικά να βρείτε την χθεσινή κατάσταση του.

Αλλά ο Einstein φαίνεται να λέει ότι οι πληροφορίες μπορούν να καταστραφούν. Οτιδήποτε περιέρχεται μέσα σε μια μαύρη τρύπα είναι καταδικασμένο στη λήθη, επειδή σύμφωνα με τη γενική σχετικότητα θα συναντήσει μια "ιδιομορφία" του χωροχρόνου. Στην ιδιομορφία, η βαρύτητα γίνεται άπειρη, και όλη η δομή καταστρέφεται.

Ο Ινδός φυσικός Abhay Ashtekar στη δεκαετία του '80 ξανάγραψε τις εξισώσεις της γενικής σχετικότητας σε ένα κβαντικό πλαίσιο

Η ιδιομορφία μπορεί να θεωρηθεί σαν η άκρη του σύμπαντος, έτσι οτιδήποτε την κτυπάει παύει απλά να υπάρχει. "Ο χωροχρόνος της γενικής σχετικότητας τερματίζεται στην ιδιομορφία," λέει ο θεωρητικός φυσικό Abhay Ashtekar του Πολιτειακού Πανεπιστημίου της Πενσυλβάνιας.

Οι φυσικοί πιστεύουν ότι υπάρχει μια λύση σε αυτό το παράδοξο σε μια κβαντική θεωρία της βαρύτητας. Αν και δεν υπάρχει καμία πλήρης θεωρία της κβαντικής βαρύτητας, θεωρείται ότι κάποια μορφή κβαντικής ασάφειας στον χωροχρόνο, θα πρέπει να εξομαλύνει την ιδιομορφία, κι αυτό θα σώσει από την καταστροφή τις πληροφορίες.

Σύμπαν "επιπεδοχώρα"

Έτσι τώρα ο Ashtekar και οι συνάδελφοι του Victor Taveras και Madhavan Vadararajan του ίδιου πανεπιστημίου, έχουν κάνει πιο καθαρή αυτή την ιδέα. Οργανώνουν τις κβαντικές εξισώσεις για τη γεωμετρία του χωροχρόνου μιας μαύρης τρύπας, αλλά σε έναν κόσμο "επιπεδοχώρας" (flatland) με μία μόνο χωρική διάσταση και μία χρονική. "Οι εξισώσεις είναι παρόμοιες σε αυτό το τοπίο, και ευτυχώς πολύ απλούστερες," λέει ο Ashtekar.

Ο ίδιος και η ομάδα του έχουν ανακαλύψει την κβαντική κατάσταση της απλουστευμένης μαύρης τρύπας τους καθώς αυτή σχηματίζεται και εξελίσσεται. Στο μοντέλο τους, δεν υπάρχει καμία ιδιομορφία, καμία άκρη του χωροχρόνου, κι έτσι όλες οι πληροφορίες διατηρούνται.

Τελικά η μαύρη τρύπα θα εξατμιστεί αργά αργά με μια διαδικασία που λέγεται ακτινοβολία Hawkin,, και οι πληροφορίες θα επανεμφανιστούν. Συλλέγοντας και αναλύοντας την ακτινοβολία αυτή θα ήταν δυνατή θεωρητικά να ανακαλύψουμε τι έπεσε μέσα στη μαύρη τρύπα, ακόμη και να διαβάσουμε οποιαδήποτε βιβλία που έπεσε μέσα της.

"Εάν ξέρουμε τις λεπτομέρειες της κβαντικής βαρύτητας, τότε θεωρητικά θα είμαστε σε θέση να τρέξουμε την ταινία προς τα πίσω και να πούμε ακριβώς πώς σχηματίζεται η μαύρη τρύπα," λέει ο Ashtekar.

Στην πράξη, θα υπήρχαν μερικές απρόσμενες δυσκολίες. Για οποιαδήποτε μαύρη τρύπα λογικού μεγέθους, η ακτινοβολία Hawking είναι τόσο ασθενής που θα χρειαζόταν ένα τεράστιο χρονικό διάστημα να εξατμιστεί, πολλά δισεκατομμύρια χρόνια περισσότερα από την τρέχουσα ηλικία του Κόσμου. Και αν οι πληροφορίες θα ήταν εκεί σε γενικές γραμμές, αποκωδικοποιώντας τις θα ήταν αφάνταστα περίπλοκες.

Περιοδικό αναφοράς: Physical Review Letters

Flatland: Ένα μυθιστόρημα σε πολλές διαστάσεις που γράφτηκε το 1884 από τον Edwin Abbott, που είναι πολύ δημοφιλές ανάμεσα σε μαθηματικούς και πληροφορικούς, όπως και στους φυσικούς που μελετούν χώρους πολλών διαστάσεων. Επίσης, το 2007 μια ταινία ονομάστηκε Flatland.