توفي ستيفن هوكينج اليوم (14 مارس) ، تاركًا وراءه إرثًا كبيرًا من العمل كفيزيائي فلكي ، ومتواصل علمي ، وناشط ، وشخصية الإعجاب بثقافة البوب. وفي يوم وفاته ، بقي سؤال طرحه وعمل عليه حتى السنوات الأخيرة من حياته دون إجابة: هل يمكن حقاً فقدان المعلومات إلى الكون؟
اشتهرت صحيفة هوكينج الأكثر شهرة ، "انفجارات الثقب الأسود؟" ، التي نشرت قبل 44 عامًا في عام 1974 ، بأخذ فكرة عن الثقوب السوداء بأكملها كما فهمها الفيزيائيون من قبل. وكان أول هجوم لهوكينغ على هذا السؤال الأساسي.
كتب روبرت ماكنيس ، الفيزيائي بجامعة لويولا في شيكاغو ، في رسالة بالبريد الإلكتروني: "من الناحية الكلاسيكية ، يجب أن يكون الثقب الأسود" باردًا تمامًا "بمعنى أنه يمتص كل شيء ولكن لا ينبعث منه أي شيء. هكذا تم فهمه في أوائل السبعينيات". .
لن يشع ثقب أسود مثل هذا أي طاقة ، ولا يمكن للهروب منه. سيكون ... موجودًا ، باردًا ، صامتًا ، وأبديًا. جعلت ورقة هوكينج الثقوب السوداء حية - وربما مميتة.
وقال ماكنيس لـ Live Science: "عندما نظر ستيفن في التأثيرات الميكانيكية الكمومية في منتصف السبعينيات ، اكتشف أن الثقوب السوداء يجب أن تشع ، من حيث المبدأ ، وكأنها أجسام حرارية ذات درجة حرارة". "إذا قاموا بإشعاع الطاقة فسوف تنخفض كتلتهم. ووجد أنه مع حدوث ذلك ، مع تقلصهم ، ترتفع درجة حرارتهم وتشع بشكل أسرع.
في النهاية ، ربما ، سيختفي الثقب الأسود تمامًا ، أو يتقلص إلى حد قليل. بدون التوفيق التام بين النسبية وميكانيكا الكم في نظرية قوية عن "الجاذبية الكمية" (ما يسميه الفيزيائيون "نظرية كل شيء") ، تبقى المرحلة الأخيرة من تبخر الثقب الأسود لغزا.
وكتب ماكنيس: "المشكلة هي أنه وفقًا لحساباته ، فإن الإشعاع حراري تمامًا. فهو لا يحتفظ بأي معلومات حول حالة المادة التي شكلت الثقب الأسود ، وهذا من شأنه أن ينتهك قاعدة أساسية في ميكانيكا الكم". .
تتطلب فيزياء الكم أن يكون المستقبل الكامل والماضي لكل جسيم ، من حيث المبدأ ، ممكناً لمعرفة وربط سلسلة من الأحداث المنبوذة والمسببة والاحتمالية. ولكن إذا أطلق الثقب الأسود حساءًا غير متمايز من الجسيمات مع معلوماتهم - تاريخهم - تم محوها بشكل غير قابل للاسترداد ، فإن هذا المطلب مكسور بشكل أساسي.
وكتب ماكنيس "مفارقة معلومات الثقب الأسود" ومحاولات حلها دفعت الكثير من العمل في الجاذبية الكمية منذ أن تم التعبير عنها لأول مرة.
كان هوكينج بالفعل فيزيائيًا بارعًا بحلول عام 1974. والعديد من السير الذاتية الموجزة توحي بأنه بعد نشر كتاب العلوم الشعبية لعام 1988 "تاريخ موجز للوقت" ، كان وراءه أهم عمل علمي. لكن هوكينج استمر في إنتاج أوراق علمية مهمة ومثيرة للجدل حتى وقت قريب من هذا العقد ، مشاحنات مع المفارقة التي قدمها قبل عقود.
أشارت الورقة الأكثر إثارة في وقت متأخر من المهنة التي كتبها هوكينج إلى أن الثقوب السوداء كما تم فهمها بشكل كلاسيكي غير موجودة على الإطلاق.
في "الحفاظ على المعلومات والتنبؤ بالطقس للثقوب السوداء" ، نشر في عام 2014 ، اقترح أن "أفق الحدث" حول الثقوب السوداء ، النقطة التي لا يمكن للضوء حتى تجاوزها ، غير موجودة بالفعل. بدلاً من ذلك ، كتب ، ببساطة ، هناك أفق "ظاهر" للضوء المحاصر الذي يمكن أن يتلاشى ويسمح للضوء بالهروب.
كتب هوكينج: "غياب آفاق الأحداث يعني أنه لا توجد ثقوب سوداء - بمعنى الأنظمة التي لا يمكن للضوء أن يفلت منها إلى ما لا نهاية".
واقترح أيضًا بعض المشاكل المفاهيمية الأساسية مع عدد من السمات التي نسبها الفيزيائيون إلى الثقوب السوداء ، مثل "الجدران النارية" حول حدودهم التي تدمر المراقبين الذين يحاولون الدخول.
لم تكن هذه هي كلمة هوكينج الأخيرة في العلوم. في عام 2016 ، نشر هوكينج ورقة بحثية مع عالم الفيزياء بجامعة كامبريدج مالكولم بيري والفيزيائي في جامعة هارفارد أندرو سترومينغر بعنوان "شعر ناعم على الثقوب السوداء".
جادل فريق البحث بأن الثقوب السوداء محاطة بجزيئات "ناعمة" أو بدون طاقة ، والتي يطلق عليها الشعر. كتبوا أن هذا الشعر يخزن المعلومات المفقودة من الجسيمات المنبعثة من الثقوب السوداء على "لوحات ثلاثية الأبعاد" خارج مناطق حدود الثقوب السوداء. لذا ، فبينما يتم تشريد المعلومات ، فإنها لا تُفقد حقًا.
وكتبوا "إن الوصف الكامل للوحة التصوير المجسم وحل مفارقة المعلومات يظل تحديًا مفتوحًا قدمنا أدوات جديدة وملموسة لمعالجتها".
حتى قرب نهاية حياته ، ظل هوكينج عالماً عاملاً ، حيث قدم أفكارًا تقدمت في مجاله ، ورفض أفكار زملائه.
وكتب ماكنيس: "لدي انطباع بأن بحث 2014 ليس مقبولاً على نطاق واسع. من ناحية أخرى ، فإن ورقة 2016 ، التي تعمل مع بيري وسترومينجر ، هي اتجاه ما زال الناس يعملون به بنشاط".
"إن مفارقة معلومات الثقب الأسود كانت واحدة من الأسئلة المحددة للأشخاص الذين يعملون على الجاذبية الكمية. وحيث أنها لا تزال دون إجابة ، أعتقد أنها لا تزال السؤال الأكثر إثارة للاهتمام الذي أثار".
