نشر الورقة العلمية النهائية لستيفن هوكينغ عن "الثقوب السوداء والشعر الناعم"

بغداد- العراق اليوم:

صدرت ورقة ستيفن هوكينغ العلمية النهائية من قبل فيزيائيين عملوا مع عالم الكونيات في بحثه الطويل، من أجل فهم ما يحدث للمعلومات عندما تقع الأجسام في الثقوب السوداء.

وقد اكتمل العمل الذي يتناول ما أطلق عليه علماء الفيزياء النظرية "مفارقة معلومات الثقب الأسود"، في الأيام السابقة لوفاة هوكينغ في مارس، وقد كتبه الآن زملاؤه بجامعتي كامبريدج وهارفارد ونشروه على الإنترنت.

وعلى الرغم من أن ورقة هوكينغ الأخيرة لا تحل لغز "مفارقة معلومات الثقب الأسود"، إلا أن العلماء يأملون أن تمهد الطريق لهم ليواصلوا عملهم المكثف في هذا المجال.

وقال مالكولم بيري، أستاذ الفيزياء النظرية في جامعة كامبريدج والمؤلف المشارك في الورقة التي تحمل عنوان: "إنتروبيا الثقب الأسود والشعر الناعم" (Black Hole Entropy and Soft Hair)، لصحيفة غارديان: "كان صعبا للغاية على ستيفن التواصل، فأخذت مكبر الصوت لأشرح له ما وصلنا إليه، وعندما شرحت ذلك، قام ببساطة بالابتسام.. كان يعرف النتيجة النهائية".

وكانت "مفارقة معلومات الثقب الأسود" التي يمكن إرجاع أصولها إلى ألبرت آينشتاين، قد فتنت هوكينغ وغيره من الفيزيائيين لعقود عدة.

ففي عام 1915، نشر آينشتاين نظرية النسبية العامة التي تنبأت بأن الثقوب السوداء يمكن تحديدها من خلال ثلاث سمات رئيسية وهي: كتلتها وشحنتها ودورانها السريع.

وفي عام 1970، بنى هوكينغ أبحاثه على عمل آينشتاين، وقال إن الثقوب السوداء لها درجة حرارة، ولأن الأجسام الساخنة تفقد الحرارة فإنها تتبخر وتختفي.

وتقول قوانين ميكانيكا الكم إن المعلومات لا تضيع أبدا، لكن ذلك يمثل مفارقة في فهمنا الحالي للثقوب السوداء.

وأراد هوكينغ معرفة ما حدث للأشياء التي وقعت سابقا في الثقب الأسود، وفي عام 2015، أعلن أن الثقوب السوداء كانت في الواقع "رمادية".

وتسمح نظرية الثقب الرمادي بالحفاظ على المادة والطاقة لفترة من الوقت قبل إعادة إطلاقها في الفضاء.

وقال البروفيسور هوكينغ في عام 2016، عندما نشر أول ورقة له عن "مفارقة معلومات الثقب الأسود": "أقترح أن المعلومات لا يتم تخزينها في الأجزاء الداخلية من الثقب الأسود كما قد يتوقع المرء، ولكن على حدوده".

ويعتقد الفيزيائيون أنه في حين أن الجسيمات التي تسقط في الثقب الأسود يمكن أن تختفي، فإن معلوماتها تستمر في البقاء على الحافة في منطقة تسمى "الشعر الناعم" للجسيمات الكمية، وقد تم تشبيه هذا بالطريقة التي يلتقط بها شعر الأنف الغبار، على سبيل المثال.

ومن خلال الورقة البحثية الجديدة، وجد هوكينغ وزملاؤه أنه إذا ابتلع الثقب الأسود المعلومات فإن الإنتروبيا ستتغير.

والإنتروبيا هي مقياس لعدد الطرق المختلفة التي يمكن بها صنع كائن من مكوناته الميكروسكوبية بحيث يظهر كما هو دون تغير، وأي تغير يحدث تلقائيا في نظام فيزيائي لا بد وأن يصحبه ازدياد في مقدار "الإنتروبيا".

ويمكن تسجيل الإنتروبيا في الثقب الأسود، أو الاضطراب الداخلي، بواسطة الفوتونات حول الحافة، وفقا لما وجده الباحثون بعد استخدام النماذج النظرية المبنية على الثقوب السوداء.

وقال البروفيسور بيري: "إن الإنتروبيا هي في الأساس مقياس كمي لما يعرف حول ثقب أسود بعيدا عن كتلته أو دورانه".

وأضاف أن ما تفعله هذه الورقة هو إظهار أن "الشعر الناعم " يمكن أن يفسر الإنتروبيا.

وبذلك تبقى المعلومات حتى بعد تبخر الثقب الأسود، ومع ذلك، فإن هذا لا يحل التناقض، وما يزال العلماء يريدون معرفة كيف يتم تخزين المعلومات في الشعر الناعم.