‘سانسور کیهانی’ تأیید شد: مدل کوانتومی جدید تکینگی‌های سیاهچاله را باز می‌کند
در سال ۱۹۶۵، ریاضیدان بریتانیایی راجر پنروز نظریه سانسور کیهانی را مطرح کرد، مفهومی که پیشنهاد می‌کند تکینگی‌ها — مناطقی که گرانش به قدری قوی است که بافت فضا-زمان می‌شکند، هرگز قابل مشاهده نیستند زیرا آنها همیشه پشت افق رویداد سیاهچاله‌ها پنهان می‌مانند.
پنروز برای کار خود بر روی اینکه تکینگی‌ها نقاط منحصربه‌فرد در فضا-زمان هستند که قوانین فیزیک کلاسیک مانند نسبیت عام عمل نمی‌کنند ، برنده جایزه نوبل ۲۰۲۰ شد.
با این حال، باوجود اینکه توضیحات پنروز درباره تکینگی‌های سیاهچاله‌ای به‌طور گسترده‌ای مورد احترام و پذیرش فیزیکدانان قرار گرفته است، تاکنون مدرک ریاضی برای اثبات نظریه سانسور کیهانی وجود نداشت.
در نهایت، تحقیقی یک مدل جدید را نشان می‌دهد که پایه ریاضی محکمی برای طبیعت پنهان تکینگی‌ها در سیاهچاله‌های کوانتومی ارائه می‌کند. نویسندگان مطالعه پیشنهاد می‌کنند که یافته‌های آنها می‌تواند بسیاری از رازهای مرتبط با گرانش کوانتومی را حل کند.
رمزگشایی سانسور کیهانی کوانتومی
بر خلاف سیاهچاله‌های کلاسیک، سیاهچاله‌های کوانتومی ساختارهای زیراتمی کوچکی هستند که توسط قوانین مکانیک کوانتوم و نسبیت عام هدایت می‌شوند. در حالی که سیاهچاله‌های معمولی به دلیل فروپاشی ستارگان عظیم تشکیل می‌شوند، سیاهچاله‌های کوانتومی می‌تواند در یک شتاب‌دهنده ذرات مانند برخورددهنده هادرون بزرگ ایجاد شود.
با این حال، دانشمندان شواهد محکمی مبنی بر وجود سیاهچاله‌های کلاسیک در فضای خارجی پیدا کرده‌اند، در حالی که سیاهچاله‌های کوانتومی تا به امروز یک مفهوم نظری باقی مانده‌اند.
با توجه به ماهیت نظری آنها، نویسندگان مطالعه مدلی توسعه داده‌اند که بررسی می‌کند آیا تکینگی‌های سیاهچاله‌های کوانتومی زمانی که ماده کوانتومی با آنها تعامل می‌کند محافظت می‌شوند یا خیر. این مدل از هولوگرافی گرانشی استفاده می‌کند، رویکردی که به دانشمندان کمک می‌کند تأثیر گرانش را در شرایط بسیار شدید مانند آنچه در داخل یک سیاهچاله یافت می‌شود بشناسند.
با استفاده از روش هولوگرافی، اطلاعات درباره یک سیاهچاله می‌تواند بر روی مرز آن (افق رویداد) کدگذاری شود، همانند اینکه یک هولوگرام اطلاعات سه‌بعدی را در یک تصویر دو بعدی شامل می‌کند.
نتایج مدل نشان می‌دهند که زمانی که ماده کوانتومی در هندسه‌های فضا-زمان معرفی می‌شود، به دلیل اثر کوانتومی، یک افق رویداد در اطراف تکینگی برهنه تشکیل می‌شود — که کاملاً آن را از دید پنهان می‌کند.
از آن جایی که این اثر در مقیاس کوانتومی مشاهده می‌شود، به آن سانسور کیهانی کوانتومی گفته می‌شود. “این فرآیند – اثرات کوانتومی که هندسه کلاسیک اولیه را تغییر می‌دهند تا تکینگی را بپوشند – به‌طور شهودی روحیه سانسور کیهانی را بیان می‌کند، اما تنها یک اثر کوانتومی است. بنابراین آن را سانسور کیهانی ‘کوانتومی’ نامیده است”، اندرو سِوسکو، یکی از نویسندگان مطالعه و استادیار در کینگز کالج لندن, گفت .
یک بستر آزمایشی برای گرانش کوانتومی
در ادامه، دانشمندان هنوز نتوانسته‌اند شواهد ریاضی ارائه دهند که نظریه سانسور کیهانی در فیزیک کلاسیک را تأیید کند، مدل جدید یک قدم مهم در این جهت خواهد بود. علاوه بر این، به دانشمندان کمک خواهد کرد تا مفاهیمی مانند گرانش کوانتومی را کشف کنند.
“حل تکینگی‌های سیاهچاله همچنان هدف اصلی گرانش کوانتومی است، بنابراین درک دقیق چگونگی رفتار مفاهیمی مانند سانسور کیهانی و ناهمواری پنروز زمانی که اثرات ماده کوانتومی لحاظ می‌شوند، به فهرست معیارهایی اضافه می‌شود که می‌توانند برای توسعه بیشتر گرانش کوانتومی استفاده شوند”، سوسکو افزود.
علاوه بر این، به‌جز سانسور کیهانی، مدل جدید راه‌هایی برای درک آنتروپی سیاهچاله، درجه عدم قطعیت در سیاهچاله‌ها، را نیز نشان می‌دهد. امیدواریم که مدل ما را به دستیابی به دانش عمیق‌تری از بسیاری دیگر از ویژگی‌های جالب سیاهچاله‌ها نزدیک‌تر کند.
این پژوهش در مجله Physical Review Letters منتشر شده است.
