อะไรคือสิ่งที่ยืนยันว่าเป็นหลุมดำ?
 |
| ภาพที่ 1 ภาพเส้นกาล-อวกาศที่ถักถอขึ้น เกิดเป็นแรงโน้มถ่วง |
 |
| ผมคิดว่า ผมสามารถแสดงให้เห็นว่า ไม่มีใครที่จะสามารถเข้าใจกลศาสตร์ควอนตัมได้ |
กลศาสตร์ควอนตัมมันเข้ากันไม่ได้กับทฤษฎีอื่น ๆ เช่น ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป ทฤษฎีทั้งสองนี้มันเกี่ยวกับหลุมดำ แต่ตัวทฤษฎีเองเข้ากันไม่ได้ ทำให้มันยากที่จะเข้าใจหลุมดำ ฮอว์คิงใช้ทฤษฎีควอนตัมในการอธิบายว่าหลุมดำไม่น่าจะมีสีดำสนิท หลุมดำควรจะปล่อยรังสีฮอว์คิงออกมาจำนวนเล็กน้อย ซึ่งทำให้หลุมดำสูญเสียมวลไปจนกระทั้งหลุมดำไม่มีมวล ในที่สุดหลุมดำก็จะหายไป
แสดงว่าหลุมดำไม่ได้อยู่ตลอดไป แล้วปัญหาที่เกิดขึ้นคืออะไร?
ทฤษฎีของรังสีฮอว์คิงกล่าวว่า เมื่อหลุมดำตาย ทุกอย่างที่ถูกหลุมดำดูดเข้าไปจะหายไปกับหลุมดำ! แต่ฟิสิกส์ควอนตัมกล่าวว่า ข้อมูลเกี่ยวกับอนุภาคจะไม่ถูกทำลายแม้แต่อยู่ในหลุมดำ จึงเกิดความขัดแย้งนี้ขึ้น ทฤษฎีอื่น ๆ ได้แนะนำให้แก้ปัญหา "ข้อมูลขัดแย้ง" โดยกล่าวว่า อนุภาค(ข้อมูล)สามารถหนีออกจากหลุมดำได้ (เรียกว่า การระเหยของหลุมดำ) แต่ฮอว์คิงไม่เห็นด้วย จนกระทั้ง 30 ปีต่อมา(2004) เขาคำนวณตัวเลขและพบว่า การระเหยของหลุมดำอาจจะเป็นไปได้
 |
| ด้านขวามือ เป็นลักษณะของ"กำแพงไฟ" |
18 เดือนก่อนหน้านี้ ชุมชนนักวิทยาศาสตร์ที่ศึกษาเกี่ยวกับหลุมดำได้พูดถึงแนวคิดใหม่ คือ บริเวณขอบฟ้าเหตุการณ์จะมีกำแพงไฟอยู่ (firewall) แต่แนวคิดนี้กลับขัดแย้งกับทฤษฏีสัมพันธภาพ เนื่องจากทฤษฏีสัมพันธภาพกล่าวว่า อนุภาคที่กำลังจะเข้าสู่หลุมดำจะเดินทางผ่านไปเฉยๆราวกับว่าไม่มีอะไรขวางทางอยู่ (ทฤษฎีปัจจุบันกล่าวว่ามันมีกำแพงไฟอยู่)
ทฤษฎีใหม่นี้ไม่สอดคล้องกับทั้งทฤษฎีควอนตัมและทฤษฎีสัมพัทธ!
จริง! ทฤษฎีกำแพงไฟนี้ ชี้ให้เห็นว่าหนึ่งในสองทฤษฎีนี้ผิด ดังนั้นนักฟิสิกส์จึงพยายามเพื่อหาทางแก้ปัญหาเหล่านี้ ตอนนี้ฮอว์คิงได้แนะนำว่า ควรเน้นในเรื่องการอนุรักษ์พลังงาน - ขอบฟ้าเหตุการณ์
เดี๋ยวก่อน! ... หมายความว่าอนุภาคสามารถหนีออกมาจากหลุมดำได้หรือ?
อาจเป็นไปได้ แม้ว่าอนุภาคอาจจะต้องใช้ความเร็วแสง "เส้นของ'ขอบฟ้าเหตุการณ์'ไม่ได้อยู่ในหลุมดำ" เขาเสนอแนวคิดใหม่ เปลี่ยนจากเส้นขอบฟ้าของเหตุการณ์ เป็นเส้น "ขอบฟ้าฟ้าปรากฏ"
แล้วเส้นขอบฟ้าทั้งสองแตกต่างกันอย่างไร?
ยังไม่มีความชัดเจน ความคิดของขอบฟ้าปรากฏยังไม่สมบูรณ์ บทความล่าสุดของฮอว์คิงเสนอว่า กลศาสตร์ควอนตัมอาจบอกได้ว่าทั้งสองนี้ต่างกันอย่างไร
 |
| ลักษณะของหลุมดำ |
ก็ไม่เชิง! เนื้อหาหลักของผลงานวิจัยใหม่นี้ เป็นความพยายามที่จะใช้แนวคิดเหล่านี้ในการแก้ไขความขัดแย้งเรื่องกำแพงไฟ แต่การล้มแนวคิด'ขอบฟ้าเหตุการณ์' ก็เหมือนกับล้มแนวคิด'ขอบฟ้าฟ้าปรากฏ'ไปด้วย สุดท้ายข้อมูลควอนตัมก็จะหายไปเช่นเดิม แต่ฮอว์คิงบอกว่าไม่จำเป็นต้องเป็นเช่นนั้น เขาแนะนำว่าโครงสร้างของหลุมดำที่อยู่ด้านล่างของขอบฟ้าจะมีความวุ่นวาย ทำให้มันยากที่จะเข้าใจข้อมูลที่ถูกปล่อยออกมา กล่าวอีกนัยหนึ่งคือ ข้อมูลจะยุ่งเหยิงไปหมด ไม่สามารถเข้าใจข้อมูลเหล่านั้นได้ แต่มันจะไม่ถูกทำลายจริง" มันเหมือนกับการพยากรณ์อากาศบนโลก ซึ่งไม่สามารถคาดการณ์สภาพอากาศล่วงหน้าได้หลายวัน"
ฮอว์คิงใช่มั้ย? ที่จะแก้ไขความขัดแย้งนี้ได้?
บทความของฮอว์คิงสั้นมาก มีเพียง 2 หน้าเท่านั้น และไม่มีการคำนวณ ดังนั้น แนวคิดของฮอว์คิงยังคงไม่สามารถารุปได้แน่ชัด ดูเหมือนว่าฮอว์คิงจะเปลี่ยนจาก กำแพงไฟ มาเป็น กำแพงที่แปรปรวน ซึ่งมันมีความหมายใกล้เคียงกัน จริงๆแล้วยังไม่มีหลักฐานใด ๆ ที่แสดงให้เห็นว่าฮอว์คิงแย้งเรื่องกำแพง
 |
| ศาสตราจารย์ สตีเฟน ฮอว์คิง |
ถ้าฮอว์คิงสามารถอธิบายเกี่ยวกับหลุมดำที่นำไปสู่ความเข้าใจที่ดีขึ้นของกลศาสตร์ควอนตัมพัทธภาพทั่วไป เราอาจจะเรียนรู้บางฟิสิกส์ใหม่ ซึ่งอาจมีผลกระทบเกี่ยวกับโครงสร้างของจักรวาล
ถ้าฮอว์คิงคิดผิดหล่ะ?
ทุกคนไม่ชอบความผิดพลาด - และฮอว์คิงเป็นมนุษย์ ในวันเกิดครบรอบ 70 ปีของเขา ในงานวิทยาศาสตร์ที่มีนักวิทยาศาสตร์ที่แย้งทฤฏีของเขา ว่าข้อมูลจะไม่ถูกทำลายโดยหลุมดำ ซึ่งต่อมาฮอว์คิงพบว่าแนวคิดของเขาผิด! มันเป็น "ความผิดพลาดที่ยิ่งใหญ่ที่สุด" - ฮอว์คิงกล่าว
"Biggest Blunder" - S. H.
ที่มาและข้อมูลเพิ่มเติม
1. http://www.newscientist.com/article/dn24937-stephen-hawkings-new-theory-offers-black-hole-escape.html
2. http://arxiv.org/pdf/1401.5761v1.pdf
