آرون هورويتز / جيتي إيماجيس
ثلاثة أرقام.
ثلاثة أرقام فقط – بشكل عام يجب أن تصف النسبية العامة ثقبًا أسودًا بنسبة 100٪ تمامًا وبشكل لا لبس فيه. إذا أخبرتك بالكتلة والشحنة الكهربائية والدوران (أي الزخم الزاوي) للثقب الأسود ، نكون قد انتهينا. سنعرف عنها من أي وقت مضى ونصف معالمها.
تسمح لنا هذه الأرقام الثلاثة بحساب كل شيء عن كيفية تفاعل الثقب الأسود مع بيئته ، وكيف تستجيب الأجسام من حوله لها ، وكيف سيتطور الثقب الأسود في المستقبل.
على الرغم من كل إمكانات الجاذبية الشرسة وطبيعتها الغريبة غير المقدسة ، فإن الثقوب السوداء بسيطة بشكل مدهش. إذا أعطيتك ثقبين أسودين لهما نفس الكتلة والشحنة والدوران ، فلا يمكنك التمييز بينهما. إذا غيرت أماكنهم دون رؤيتك ، فلن تعرف أنني فعلت ذلك.
هذا يعني أيضًا أنه عندما ترى ثقبًا أسودًا كاملاً ، فأنت لا تعرف سبب إنشائه. كان من الممكن أن يؤدي مزيج كتلة صغير بما يكفي لهذه المهمة. ربما كان النواة الكثيفة لنجم محتضر. كان من الممكن أن تكون عبارة عن فضلات كثيفة جدًا من القطط المحببة التي تم دفعها إلى النسيان.
طالما أن الكتلة والشحنة والدوران هي نفسها ، فإن التاريخ لا علاقة له بالموضوع. لا توجد معلومات حول المادة الأصلية التي خلقت الثقب الأسود. أم هو كذلك؟
إنشاء المواثيق
“المعلومات” هي جزء من كلمة محملة ؛ يمكن أن يأخذ العديد من التعريفات المختلفة اعتمادًا على من تسأل والمزاج الذي يتواجدون فيه. في الفيزياء ، يرتبط مفهوم المعلومات ارتباطًا وثيقًا بفهمنا لكيفية تشكل الأنظمة الفيزيائية وكيف نطور نظرياتنا حول الفيزياء.
نحب أن نعتقد أن الفيزياء هي نموذج مفيد نسبيًا لفهم الكون الذي نعيش فيه. إحدى الطرق المفيدة للفيزياء هي قوتها التنبؤية. إذا أعطيتك قائمة بجميع المعلومات حول نظام ما ، يمكنني استخدام قوانين ونظريات الفيزياء لأخبرك كيف سيتشكل هذا النظام. والعكس صحيح أيضا. إذا أخبرتك بحالة الكمبيوتر في الوقت الحالي ، يمكنك تشغيل كل الرياضيات بشكل عكسي لمعرفة كيف وصل الكمبيوتر إلى حالته الحالية.
كلا هذين المفهومين معروفان الحتمية (يمكنني التنبؤ بالمستقبل) و تكيف (يمكنني قراءة الزمن الماضي) والفيزياء الأساسية. إذا كانت نظرياتنا الفيزيائية لا تحتوي على هذه الخصائص ، فلن نكون قادرين على القيام بالكثير من العمل.
كلا المفهومين ينطبقان على ميكانيكا الكم أيضًا. نعم ، تضع ميكانيكا الكم قيودًا صارمة على ما يمكننا قياسه بشأن الكون ، لكن هذا لا يعني أن جميع التحديات قد توقفت. بدلاً من ذلك ، يمكننا استبدال الحالة الكلاسيكية المحددة بدقّة بحالة كميّة ضبابية والاستمرار في حياتنا ؛ تتطور الحالة الكمومية وفقًا لمعادلة شرودنغر ، التي تفترض كلًا من الحتمية والمرونة ، لذا فنحن جميعًا بخير.
لا تضيع المعلومات عند حرق كتاب ؛ انها مجرد طحن.
هذه الضربة المزدوجة من الحتمية والمرونة تعني أنه ، من حيث الفيزياء ، يجب الحفاظ على المعلومات أثناء أي عملية. لا يمكن إنشاؤه أو إتلافه – إذا أضفنا أو أزلنا معلومات غير مرغوب فيها ، لا يمكننا التنبؤ بالمستقبل أو قراءة الماضي. أي خسارة أو ربح يعني أن هناك معلومات مفقودة أو معلومات إضافية ، وبالتالي تصبح كل الفيزياء غبارًا.
هناك العديد من العمليات المتضمنة يبدو لحذف المعلومات ، ولكن فقط لأننا لم نرصد بعناية كافية. خذ على سبيل المثال حرق كتاب. إذا أعطيتك كومة من الرماد ، فسيبدو الأمر لا رجوع فيه: لا يمكن إعادة الكتاب معًا. لكن إذا كان لديك مجهر قوي بما فيه الكفاية (وكثير من الصبر) ويمكنك رؤيتي أثناء حرق كتاب ، يمكنك ، من حيث المبدأ على الأقل ، إذا كان جيدًا بما فيه الكفاية ، مشاهدة حركته. كل جزيء في العمل. يمكنك تغيير تلك الحركات وجميع التفاعلات لإعادة بناء الكتاب. لا تضيع المعلومات عند حرق كتاب ؛ انها مجرد طحن.
في النظرة التقليدية الكلاسيكية للثقوب السوداء ، لا تمثل كل الأعمال المتعلقة بالمعلومات مشكلة. يتم قفل المعلومات الخاصة بإنشاء ثقب أسود ببساطة خلف أفق الحدث – الحد أحادي الاتجاه على سطح الثقب الأسود الذي يجعله فريدًا جدًا. بمجرد الوصول إلى هناك ، لا يمكن رؤية هذه المعلومات مرة أخرى في هذا الكون. سواء تشكلت الثقوب السوداء من النجوم المحتضرة أو القطط اللزجة ، لا في التمرين قضيه. قد لا يتم إتلاف المعلومات ، ولكن سيتم إخفاؤها بشكل دائم عن أعين المتطفلين.
