پارادوکس اطلاعات سیاه‌چاله چیست؟

[*ROyA]

جهان اطلاعاتش را واقعاً دوست دارد، نمی‌خواهد اطلاعات جدید تولید کند و همچنین دوست ندارد هیچ‌کدام از اطلاعات کنونی‌اش از بین بروند یا آن‌ها را از دست بدهد. درواقع، واژه‌ی «دوست داشتن» واژه‌ی بسیار نامناسبی است. تا جایی که ما می‌توانیم بگوییم (واقعاً به دست آوردن چنین چیزی بسیار سخت و دشوار بوده است)، اطلاعات نه به وجود می‌آیند و نه از بین می‌روند بلکه اطلاعات در سرتاسر جهان همواره ثابت و پابرجا هستند؛ البته به‌جز در سیاه‌چاله‌ها! حتما شما هم چیزهایی راجع به پارادوکس اطلاعاتسیاه‌چاله شنیده‌اید. قضیه از چه قرار است؟
بارگذاری بیش از حد اطلاعات
در ابتدا بیایید مشخص کنیم که منظورمان از «اطلاعات» چیست و چرا باید حفظ شود. فیزیک با جبرگرایی اداره می‌شود. ما می‌توانیم از قوانین فیزیک برای پیش‌بینی رفتارهای آینده‌ی یک سیستم استفاده کنیم. این یکی از نقاط قوت فیزیک است. فرقی نمی‌کند که یک ذره در جعبه قرار گرفته باشد یا در یک واکنش شیمیایی پیچیده شرکت کند، دانش فیزیک به ما این امکان را می‌دهد پیش‌بینی‌های محکم و مطمئنی انجام دهیم که دانش ما را از زمان حال به آینده منتقل می‌کند.
همین سازوکار به ما امکان می‌دهد تا گذشته را هم کاوش کنیم. اگر ما هر آن‌چه درباره‌ی یک سیستم باید بدانیم را بدانیم، قوانین فیزیک راهی به سوی گذشته پیش روی ما می‌گذارند. ما می‌توانیم ساعت را به جلو یا عقب بکشیم و ببینیم که رفتار این سیستم چگونه بوده است یا به‌طور کلی چگونه رفتار خواهد کرد.
این برگشت‌پذیری است که به ما امکان می‌دهد جهشی را حفظ کنیم که اطلاعات حفظ می‌شوند. اگر من هرچیزی که درباره‌ی یک سیستم وجود دارد را بدانم، مانندموقعیت و سرعت همه‌ی ذرات، چرخش آن‌ها یا بارهای الکتریکی و سایر موارد دیگر، بنابراین قوانین فیزیک به من می‌گوید که چگونه تمام این ذرات در گذشته و آینده رفتار خواهند کرد. بنابراین اطلاعات خام سیستم ، و هرچیزی که درباره‌ی یک سیستم وجود دارد، که در طول زمان حفظ‌ شده‌اند، فقط بازآرایی می‌شوند و نه به وجود می‌آیند و نه از بین می‌روند.
خداحافظ سیاه‌چاله
در نگاه اول، به نظر می‌رسد که سیاه‌چاله به‌اندازه‌ی کافی با اطلاعات خوب رفتار می‌کند. همه‌چیز به‌همراه اطلاعاتشان در سیاه‌چاله‌ها سقوط می‌کنند. از نگاه یک ناظر خارجی، (برای مثال، ما که از فاصله‌ی دور با خیال راحت تماشا می‌کنیم)، هیچ‌چیز هرگز به درون سیاه‌چاله نمی‌افتد بلکه فقط روی سطح آن می‌چسبد، (البته موضوع کمی پیچیده‌تر از این است، اما برای درک این مسئله کافی است). این شرایط خیلی برای اطلاعاتی که نه به وجود می‌آیند و نه نابود می‌شوند بزرگ نیست؛ البته به‌جز هنگامی‌که سیاه‌چاله تبخیر می‌شود و یک مشکل کوچک ایجاد می‌کند.
همان‌طور که استیون هاوکینگ برای اولین‌بار در دهه‌ی ۱۹۷۰ کشف کرد، سیاه‌چاله‌ها کاملاً سیاه نیستند؛ بلکه درخشش بسیار کمی دارند. این پرتو، که به نام تابش هاوکینگ شناخته می‌شود، کاملاً حرارتی است. یک گرمای تصادفی و معمولی، دقیقاً مانند گرمای بدن شما. میزان و دمای پرتوی ساطع‌شده تنها به جرم، چرخش و بار سیاه‌چاله بستگی دارد. مهم نیست که چه چیزی را به درون سیاه‌چاله می‌اندازید، از کتاب‌ها گرفته تا گربه‌ها و سفینه‌های فضایی، تابش هاوکینگ برای همه‌ی آن‌ها یکسان خواهد بود.
نکته‌ی جالب این‌جاست که اطلاعات موجود در سطح هنوز هم وجود دارند و مشغول کار خود هستند؛ اما از آن‌جا که سیاه‌چاله تابش هاوکینگ تولید می‌کند، انرژی خود، یعنی جرم خود را، از دست می‌دهد.به این ترتیب سیاه‌چاله‌ها سرانجام، به همراه تمام اطلاعاتی که در اختیار دارند، ناپدید می‌شوند. بنابراین اگر اطلاعات با تابش هاوکینگ ساطع نمی‌شوند، با توجه به اینکه سیاه‌چاله از بین می‌رود، چه بر سر این همه اطلاعات می‌آید؟! پارادوکس اطلاعات سیاه‌چاله !
فیزیک جدید به کمک حل پارادوکس اطلاعات سیاه‌چاله می‌آید
هرچند که ما درک دقیقی از پارادوکس اطلاعات سیاه‌چاله نداریم، اما این موضوع باعث نمی‌شود تا نظریه‌پردازان خیال‌اندیش دست از رؤیاپردازی در طول دهه‌ها بردارند. مثلا احتمال می‌دهیم، بعد از تمام این ماجراها، اطلاعات همچنان حفظ شوند! اگرچه ممکن است این‌ یک جمله‌ی ساده به نظر برسد، اما تقریباً رونوشتی از تمام فیزیک شناخته‌شده را شامل می‌شود. سیاه‌چاله‌ها تنها جاهایی هستند که ما با این مشکل حفظ اطلاعات روبه‌رو شدیم، پس آیا واقعاً ارزش دارد که تمام دانش فیزیکی ما فقط برای این مورد خاص زیر سوال برود؟ بااین‌حال، این اولین‌بار نیست که تمام فیزیک را از اول مرور می‌کنیم، چرا که سیاه‌چاله‌ها اشیاء بسیار مرموزی هستند.
یا شاید تاکنون تابش هاوکینگ را به‌درستی متوجه نشده‌ایم. شاید به‌نوعی اطلاعات موجود در سطح سیاهچاله راه خود را به تابش گسیل شده از آن پیدا می‌کنند. شاید تحلیل اولیه هاوکینگ خیلی ساده بود و با مشاهده‌ی دقیق تابش می‌توانستیم کتاب‌ها، گربه‌ها و سفینه‌های فضایی که در آن سقوط کرده بودند را، دوباره بازسازی کنیم. درحالی‌که این باعث می‌شود تمام فیزیک شناخته‌شده نجات پیدا کنند، هیچ‌کس نتوانسته است یک‌راه رضایت‌بخش را برای پیدا کردن واقعی و رقم خوردن این اتفاق پیدا کند.
شاید اطلاعات روی سطح به دام نمی‌افتند و زمانی که سیاهچاله به پایان تبخیر خود می‌رسد، به چیزهای عجیبی تبدیل می‌شوند. این خوب به نظر می‌رسد، اما بازهم ما هیچ تصوری از چگونگی عملکرد این رویداد نداریم. یا شاید این چیزی وحشتناک‌تر باشد، مانند اطلاعاتی که به جهان دیگری قدم می‌گذارند یا دوباره در حلقه زمان به عقب برمی‌گردند.
نکته جالب در مورد این پارادوکس این است که همه پاسخ‌های احتمالی به فیزیک جدید ختم می‌شوند. مهم نیست که از چه راهی این پارادوکس را برطرف کنیم، در هر صورت یافته‌های جدیدی از این جهان بدست می‌آوریم.