คุณตื่นขึ้นมาบนเตียงในโรงพยาบาลและรู้สึกมึนงงเล็กน้อย แต่อย่างอื่นก็โอเค ชิ้นส่วนและชิ้นส่วนทั้งหมดของคุณดูเหมือนจะมีอยู่ แต่คุณไม่รู้ว่าทำไมคุณถึงอยู่ที่นั่น สิ่งสุดท้ายที่คุณจำได้คือตื่นขึ้นมาในตอนเช้าบนเตียงนอนที่บ้านและมองออกไปนอกหน้าต่างเพื่อพบกับความว่างเปล่าสีดำ ด้วยความตกใจ คุณตระหนักได้ว่าชั่วข้ามคืนบ้านของคุณถูกหลุมดำกลืนกิน ซึ่งเป็นวัตถุที่มีความหนาแน่นสูง
จนแม้แต่
แสงก็ส่องลอดออกมาไม่ได้ คุณจำได้ว่าพูดกับตัวเองว่า “เอ่อ โอ้” เมื่อคุณแหงนหน้าขึ้นและพบว่าคุณกำลังดิ่งตรงไปยังภาวะเอกฐานที่ใจกลางหลุม ซึ่งความหนาแน่นของสสารและพลังงานกลายเป็นอนันต์ และกฎทางฟิสิกส์ที่รู้จักทั้งหมดจะพังทลายลง จากนั้นคุณจำได้ว่าเริ่มรู้สึกไม่สบายใจ
เมื่อแรงไทดัลที่เกิดจากสนามแรงโน้มถ่วงที่รุนแรงของหลุมเริ่มฉีกคุณออกจากกัน กลับมานอนบนเตียงในโรงพยาบาล คุณรู้สึกโล่งใจที่เหตุการณ์ทั้งหมดเป็นเพียงฝันร้าย แต่นั่นก็ไม่ได้อธิบายว่าคุณกำลังทำอะไรที่นั่น ทันใดนั้นแพทย์ก็เข้ามาช่วยเหลือคุณ “รถพยาบาลอวกาศคันหนึ่งของเราพบหลุมดำ
ที่กำลังระเหย” เธอกล่าว “ตามคำสาบานของฮิปโปคราติคซึ่งกำหนดให้เราช่วยเหลือใครก็ตามที่อาจตกลงไปในหลุมดำ เราได้รวบรวมรังสีที่ปล่อยออกมาเมื่อหลุมระเหย ด้วยการถอดรหัสข้อมูลอย่างระมัดระวังในรังสีนั้น เราจึงสามารถสร้างคุณขึ้นใหม่ในสภาพที่คุณเป็นก่อนที่จะถูกดูดเข้าไป
ในภาวะเอกฐาน”“แต่นั่นเป็นไปไม่ได้!” คุณตะโกน “ฉันคิดว่าไม่มีสิ่งใดหนีออกจากหลุมดำได้ แม้แต่แสงก็ไม่พ้น”ฉากแห่งอนาคตนี้เป็นเพียงการสวมบทบาทเพื่อเน้นย้ำหนึ่งในคำถามที่สำคัญที่สุดในฟิสิกส์: ข้อมูลสามารถหลบหนีจากแรงดึงดูดของหลุมดำได้หรือไม่ เป็นเวลาเกือบสองศตวรรษที่ผู้คนคิดว่า
คำตอบคือ “ไม่” แต่งานวิจัยล่าสุดบังคับให้เราต้องแก้ไขมุมมองนี้ ประวัติตาหมากรุก
แนวคิดที่ว่าวัตถุใดๆ อาจมีความหนาแน่นมากจนแสงไม่สามารถเล็ดลอดออกไปได้ เสนอโดยนักบวชชาวอังกฤษ จอห์น มิเชล ในปี พ.ศ. 2326 หนึ่งทศวรรษต่อมา นักคณิตศาสตร์ผู้ยิ่งใหญ่
ชาวฝรั่งเศส
ใช้กฎความโน้มถ่วงของนิวตันในการคำนวณความหนาแน่นของวัตถุ ดาวจะต้องเป็นสิ่งนี้จึงจะเกิดขึ้น หากแสงประกอบด้วยอนุภาค ให้เหตุผลว่าแสงสามารถเคลื่อนที่ด้วยความเร็วน้อยกว่าความเร็วการหลบหนีของดาวฤกษ์ เช่นเดียวกับก้อนหินที่ขว้างลงมาจากพื้นผิวโลก แสงอาจมีความเร็วไม่เพียงพอ
ที่จะหนีออกจากสนามโน้มถ่วงของดาวได้ จากนั้นในช่วงต้นศตวรรษที่ 20 นักฟิสิกส์ชาวเยอรมัน คาร์ล ชวาร์ซชิลด์ ได้ใช้ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของไอน์สไตน์ในการระบุจุดที่ไม่มีวันหวนคืน ซึ่งไม่มีอะไรสามารถหนีจากแรงดึงของแรงโน้มถ่วงได้ นั่นคือ “ขอบฟ้าเหตุการณ์” ในทฤษฎีของไอน์สไตน์
แต่ในช่วงทศวรรษที่ 1970 เริ่มมีแสงริบหรี่ซึ่งบ่งชี้ว่ามีบางสิ่งที่อาจหลุดรอดออกมาจากหลุมดำได้ แสงระยิบระยับเหล่านี้เกิดขึ้นจากการศึกษากลศาสตร์ควอนตัม ซึ่งเป็นสาขาหนึ่งของฟิสิกส์ที่อธิบายสิ่งต่างๆ ด้วยสเกลที่เล็กที่สุด ในปี 1974 แห่งมหาวิทยาลัยเคมบริดจ์ในสหราชอาณาจักร
สร้างจาก
ผลงานก่อนหน้านี้ ที่มหาวิทยาลัยฮิบรูแห่งเยรูซาเล็ม แสดงให้เห็นว่าเมื่อคุณรวมกลศาสตร์ควอนตัมในคำอธิบายของสนามควอนตัมรอบหลุมดำ หลุมดำจะไม่ดำสนิท . แต่ดูเหมือนว่าจะแผ่อนุภาคออกสู่สิ่งแวดล้อม อนุภาคเหล่านี้ประกอบขึ้นเป็นรังสีฮอว์คิง และที่สำคัญคือ พวกมันแสดงให้เห็นว่า
หลุมดำสามารถระเหยได้ งานของฮอว์คิงถูกมองว่าเป็นความก้าวหน้าครั้งสำคัญในทันที โดยเป็นการนำกลศาสตร์ควอนตัมไปใช้กับหลุมดำอย่างแม่นยำเป็นครั้งแรก เดิมทีฮอว์คิงกล่าวว่ารังสีที่โผล่ออกมาจากหลุมดำนั้นสุ่มสมบูรณ์ ดังนั้นจึงไม่มีข้อมูลที่เป็นประโยชน์เกี่ยวกับสิ่งที่อยู่ภายในหลุม
สิ่งนี้นำไปสู่การเดิมพันที่มีชื่อเสียงในปี 1997 ระหว่าง ซึ่งอยู่ฝ่ายหนึ่ง ในอีกด้านหนึ่ง มุมมองของ คือข้อมูลไม่สามารถเล็ดลอดออกไปได้ ในขณะที่เดิมพันว่าทำได้ อย่างไรก็ตาม เมื่อสองปีก่อน ยอมรับว่าเขาคิดผิดและยอมจ่ายเงิน โดยเสนอสารานุกรมเบสบอลให้ตามเงื่อนไขของการเดิมพันเดิม!
จากนั้นคำถามก็เกิดขึ้น: หากรังสีที่ปล่อยออกมาจากหลุมดำเป็นแบบสุ่ม เป็นไปได้อย่างไรที่จะกู้คืนข้อมูลที่เข้ารหัสไว้ในนั้น กลับมาที่สถานการณ์ที่โชคร้ายของคุณบนเตียงในโรงพยาบาล เจ้าหน้าที่ทางการแพทย์สามารถประกอบอิเลคตรอน โปรตอน และนิวตรอนที่เป็นส่วนประกอบของคุณอีกครั้ง
เพื่อเรียกคุณจากอนุภาคสุ่มที่โผล่ออกมาจากหลุมดำได้อย่างไร กฎสุญญากาศเพื่อให้เข้าใจว่าข้อมูลสามารถหลุดออกจากหลุมดำได้อย่างไร ก่อนอื่นเราต้องรู้ว่าอะไรเป็นสาเหตุของหลุมดำในการแผ่รังสีเป็นอันดับแรก ในกลศาสตร์ควอนตัม พื้นที่ว่างไม่ได้ว่างเปล่าเลยจริงๆ แต่เต็มไปด้วยอนุภาค “เสมือน”
คู่หนึ่งที่ผุดขึ้นมาและหลุดออกไปอย่างกะทันหัน อนุภาคปรากฏเป็นคู่เนื่องจากสุญญากาศไม่มีประจุไฟฟ้า ดังนั้นหากมีอิเล็กตรอนเสมือนซึ่งมีประจุลบปรากฏขึ้น ก็จะต้องทำร่วมกับปฏิอนุภาคของมัน ซึ่งก็คือโพซิตรอนเสมือนที่มีประจุบวก ในกลศาสตร์ควอนตัม สถานะที่มีความสัมพันธ์กันอย่างสมบูรณ์
นั้นเรียกว่าพัวพัน ซึ่งหมายความว่าสถานะของอนุภาคหนึ่งจะกำหนดสถานะของอีกอนุภาคอย่างสมบูรณ์
ใกล้ขอบฟ้าเหตุการณ์ของหลุมดำ คู่ของอนุภาคเสมือนกับปฏิปักษ์ถูกสร้างขึ้นตลอดเวลา ทุกๆ ครั้ง ครึ่งหนึ่งของหนึ่งในคู่เหล่านั้นตกลงไปในหลุมและไม่สามารถออกไปรวมกับคู่ของมันได้อีกครั้ง
หากคู่ที่อยู่นอกหลุมมีพลังงานสูงเพียงพอ มันสามารถหนีจากแรงโน้มถ่วงของหลุมได้ และสร้างภาพลวงตาว่าหลุมนั้นแผ่รังสีออกมา จากนั้นการพัวพันเรียกร้องให้พันธมิตรที่ไม่หนีจากหลุมดำมีพลังงานเชิงลบ เนื่องจากความสัมพันธ์ระหว่างมวลและพลังงานของไอน์สไตน์E = mc 2คู่พลังงานลบจึงมีมวลเป็นลบ ดังนั้นเมื่อมันตกลงไปในหลุมจะทำให้มวลของหลุมลดลง
