خلاصه کل :
فیزیک کوانتوم و نسبیت عام همیشه در جنگ بودند ، و همیشه پارادوکس هایی پدید می امد که اختلاف این دو بخش های فیزیک را دچار تناقض می کرد، یکی از اصلی ترین انها پارادوکس اطلاعات سیاهچاله است که وارد شدن اطلاعات به سیاهچاله و غیر قابل بازگشت بودن ان را برسی می کند.
پارادوکس اطلاعات سیاهچاله :
برای شناخت این پارادوکس باید به نظریه کوانتوم بیشتر دقت کنیم ، دنیای ما یکسری قوانین دارد که می توانیم به کمک انها جهان را بهتر بشناسیم، این قوانین اولینه را به لطف گالیله و نیوتن داریم ، قوانینی مثل شتاب ، سرعت و جاذبه ولی مشکل عجیب اینجاست که هیچ کدوم از قوانین دنیا ما که به فیزیک کلاسیک معروفند در جهان اتمی و کوانتومی جایی ندارند و باید برای انها قوانین دیگری پیداکنیم .
در نظریه کوانتوم اصلی وجود دارد که میگوید اطلاعات هیچگاه از بین نمی رود البته منظور از اطلاعات اطلاعات سطحی مثل نام و شماره کارت نیست بلکه منظور از اطلاعات خواص کوانتومی اتم ها است، مثل سرعت چرخش اتم مقدار نیرو های بین انها و از این اطلاعات؛ مجموعه ای از خصوصیت ها که ذره ها را از هم متمایز می کند.
فرض کنید شما یک لیوان دارید ، لیوان بعد از شکستن شاید بشود سر هم بشود، ولی ساختن آن لیوانی که صددرصد با لیوان قبل از شکستن فرق نداشته باشد بدون داشتن اطلاعات ان کاری غیر ممکن است، زیرا ممکنه بتوانیم تمام قطعات سازنده ان را به جای اول برگردانیم ولی ذره های انها را نمی توانیم، اگر بتوانیک کل اتم های لیوان شکته و اتم های ساطع شده را جمع کنیم می توانیم دوباره لیوان شکته را درست کنیم، اطلاعات لیوان همچنان بعد از شکستن در جهان وجود دارد ولی شکل ان تغیر کرده است (لیوان) البته نظریه بقای اطلاعات نظریه جدیدی نیست بطوری که پیر سیمون لاپلاس دانشمند فرانسوی ، اختر و ریاضی شناس در اول یکی از کتابهایش می گوید : اگر تمام اطلاعات گذشته و حال را به من بدهید می توانم اینده را پیش بینی کنم . حال این مسئله پیش می اید ، اگر اطلاعات یک ذره ( خود ان ذره) وارد سیاهچاله شود چه بر سر ان اطلاعات روی می دهد ؟! ایا اطلاعات از بین می رود ؟ و اینجاست که پارادوکس اطلاعات سیاهچاله بوجود . این نظریه نقطه تقابل دو نظریه بزرگ نسبیت و کوانتوم بوده، دانشمندان همیشه در تلاش بودند که این دو نظریه بزرگ را بهم وصل کنند، اینجاست که دانشمند معروف استیون هاوکینگ وارد این قضیه می شود، هاوکینگ بیشتر با نظریه نسبیت موافق بود، او با توجه به قوانین نسبیت عام کشف کرد که سیاهچاله با گذر زمان و طی فرایندی که تابش هاوکینگ نام داشت نابود و اطلاعات فیزیکی درونش می تواند برای همیشه نابود شود ، حرف اصلی هاوکینگ این بود که اگر یک قوری با جرم 20 گرم و یک قورباغه با همان جرم داشته باشیم، و دو سیاهچاله یک شکل و یکی، اگر این دو شی و موجود وارد سیاهچاله های یکسان شودند هیچ تفاوتی در این دو سیاهچاله بوجود نمی اید، البته هاوکینگ با استفاده از مکانیک کوانتومی مکانیک کوانتوم را نقص کرد که این در نظر ریاضی درسته ولی از نظر منطقی عجیب است. فیزیک کوانتوم قانون پایستگی اطلاعات تایید می کند ، این نطقه تقابل اصلی نسبیت و کوانتوم بود .در اینجا بود که هاوکینگ شرطی با جان پرسکیل بست، هاوکینگ گفت، طبق اطلاعات نسبیت عام و محاسبات ان اطلاعات درون سیاهچاله از بین میرود ، در حالی که پرسکیل بر این عقیده بود که طبق محاسبات مکانیک کوانتومی و بدون تناقضی با نسیبت اطلاعات باقی می مانند .
سه جواب برای پارادوکس اطلاعات سیاهچاله وجود دارد :
1 ) اولین نظریه این است که اطلاعات از بین می رود ، اگر این نظریه درست باشد در علم کوانتوم نقص های بسیاری بوجود می اید .
2 ) اطلاعات ما همچنان وجود دارند ولی پیدا کردن انها نزدیک به غیر ممکن است زیرا ما زبان رمز نگاری شده اطلاعاتمان را نمیشناسیم،همچنین احتمال وجود جهان های موازی و فرستاده شدن اطلاعات ما به انجا
3 ) اطلاعات ما صحیح و سالم وجود دارد و صرفا قابل پیدا کردند نیستند، طبق مطالعات انجام شده بر روی انتروپی سیاهچاله، انتروپی سیاهچاله بر خلاف معمول جسم های عادی ، در سیاهچاله، دقیقا برابر سطح سیاهچاله است ، این یعنی اطلاعات ما درون سیاهچاله نیست بلکه روی ان است ، ولی مگر جاذبه سیاهچاله اینقدر قوی نیست که حتی نور هم نمیتوانند از وارد شدن به ان و گذشتن از مرز مساحت بیرونی ان بگذرد پس چرا اطلاعات وارد سیاهچاله نمیشود ؟ جواب این سوال این است؛ در حال حاضر درک ما این است که اون شیئی که وارد سیاهچاله شده ، خیلی یکدست وارد سیاهچاله می شود و یا به سطح ان می چسبد یا می رود به تکینگی ، سطح سیاهچاله می تواند دروازه ای باشد که موقع گذر از ان شما را درون خودش نگه می دارد و یک نسخه دیگر از شما می سازد نسخه ای که می تواند هوشیار و زنده وارد سیاهچاله بشود در این صورت افرادی که برون هستند ممکنه چسبیدن شما را به سیاهچاله ببینند ولی خودتا بدون هیچ حسی وارد سیاهچاله میشوید دنیایی که شما در اون به و قسمت تقسیم می شود و بازتابی از شما درون سیاهچاله شیب سازی می شود مثل یک هولوگرام ، مثل فیلمی که بازتابش شما هستید ، و چون اطلاعات روی سطح سیاهچاله هستش تابش هاوکینگ می تواند بازخانی ای از اطلاعات وارد شده بر سیاهجاله باشد، و اینگونه پارادوکس اطلاعات سیاهچاله حل میشود. نظریه ای که باعث شد هاوکینگ شکست خودش را بپزیرد ، شاید اینبار شرط بندی عیب نباشد .
همه اینها در مورد سیاهچاله ودند ولی در اواخر قرن بیست دانشمند امریکایی بنام لئونارد ساسکیند نظریه ای مطرح کرد که همچی را بهم ریخت، تا اینجای داستان دیدم که یک راه خیلی منطقی ب رای پارادوکس اطلاعات تئوری هولگرام است ، حالا ایشون نظریه مطرح کرد اگر کل جهان اینطوری باشه چی ؟ اگر
همچی بازتابی از سطحی گسترده باشد چی ؟ اگر تمام اتفاقات تنها بازتابی از واقعیتی تلخ و دور باشند؟ این شروع نظریه جهان هولوگرامی است.
مفاهیم :
- پارادوکس چیست ؟
مثال های زیادی از پاردوکس و متناقص نما وجود دارد که تفاوت انها را بسیار اشکار تر می سازد ، پارادوکس البرس بر این امر دلالت دارد که با وجود ستاره های بسیار زیاد چگونه شب تاریک است ؟ که البته حل اسانی دارد، نوری هنوز از این ستاره ها به ما نرسیده است . پارادوکس دوقلو ها که به مفاهیم پیچیده تری اشاره دارد البته این پارادوکس نیست و متناقض نماست، داستان به این روال است که طبق نسبیت زمان در سرعت بالا کند تر می شود، اگر دو دوقلو، یکی روی زمین و دیگری در سفری با سرعت بالا باشد ، از فرد زمینی عمر بیشتری می گذراند .
- سیاهچاله چیست ؟
بطور کلی سیاهچاله ناحیه ای از فضا است که تجمع جرم در ان به قدری زیاد است که حتا نور نیز نمی تواند از ان فرار کند. سیاهچاله ها معمولا بر اثر فروپاشی یک ستاره بزرگ بوجود می ایند .
- اطلاعات چیست ؟ منظور از اطلاعات کوانتومی چیست
منظور از اطلاعاتی که در این پارادوکس مطرح شده اطلاعات ساده و عادی نیست، منظور اطلاعات کوانتومی هر ذره است که از ذره ای در این جهان را از هم جدا می کند. اطلاعات یعنی تمایز بین چیز ها برای مثال اتم هیدروژن از اتم اکسیژن یکسان نیست تمایز بین انها وجود دارد .
- فیزیک کوانتوم چیست ؟
ایزاک نیوتن ، دانشمند فیزیک معروفی بود که قوانین طبیعت و حرکت انها را در ابعداد متوسط و در اندازه درک انسان ها بیان کرد ، البرت انیشتین دانشمند المانی، نظریه نسبیت رو ارائه داد که در مورد مواد و اشاء بسیار بزرگ در حد سیاره ها و منظورمه ها ارائه داد، فیزیک کوانتومی نیز در مورد قوانین ذرات بنیادین و بسیار کوچک است .
منابع :
پادکست استرینگ کست، واقعا پادکست خوبیه ، همایتشون کنید
کتاب اسرار سیاهچاله، نوشته امیر حسین فرجاد نسب
کتاب جهان های موازی نوشته میچیو کاکو
کتاب پارادوکس ها نوشته جیم الخلیلی
کتاب فیزیک در چند دقیقه نوشته جالیز اسپارو
کتاب علم در چند دقیقه نوشته هازل مویر
کتاب جهان زیبا نوشته برایان گرین
همایش نظریه هولوگرام با حضور رافاعل بوسو، هرمان ولینده و پرفسور ساسکیند
سایت بیگ بنگ
سایت دیپ کلوپ
