The universe in a nutshell EP.04.2 all the information
M87 blackhole by https://www.nationalgeographic.com/science/article/new-black-hole-images-contain-clues-to-cosmic-mysteries
งมเข็มในเอภพ (The search of blackhole)
จากที่กล่าวไปว่าหลุมดำคือ การยุบตัวของดาวฤกษ์ หรือเทหวัตถุในอวกาศแล้วด้วยสนามโน้มถ่วงอันมหาศาลนั้นเองที่ทำให้แม้แต่แสงก็ยังหนีออกมาไม่ได้ ในเมื่อการมองเห็นเราจำเป็นต้องใช้โฟตอนหรืออนุภาคแสงที่สะท้อนจากวัตถุหนึ่งมายังตาหรือเครื่องตรวจจับของเรา แต่ในเมื่อแสงมาไม่ถึงเราจะทำอย่างไร สิ่งที่เราทำได้คือการสังเกตจากอิทธิพลสนามโน้มถ่วงที่ทำให้ดาวเคราะห์หรือดาวบริวาลยังคงโคจรรอบๆจุดศูนย์กลางเดิม (กรณีที่ระบบไม่สูญเสียมวลไป) (การสังเกตการณ์ดังกล่าวก็นำไปสู่การค้นพบหลุมดำมวลยิ่งยวดที่ใจกลางกาแล็กซีทางช้างเผือกในปี 2020 โดย Reinhard Genzel และ Andrea Ghez)
หลุมดำกับดักแห่งฟิสิกส์
(General Relativity VS Quantum mechanics at the Singularity)
คุณสมบัติของหลุมดำจะไม่เกิดปัญหาใดๆเลยกับ แนวคิด Determinism (การสามารถรู้คำตอบล่วงหน้าจากชุดข้อมูลที่มีได้) เพราะใน Singularity ของหลุมดำเวลาจะหยุดนิ่ง แต่ทว่าตามสัมพัทธภาพทั่วไปเวลาในแต่ละผู้คนนั้นไม่ได้เท่ากันคืออิสระในแต่ละคน ดังนั้นเราสามารถเร่งนาฬิกาของเราขณะใกล้หลุมดำเพื่อให้เวลายังสามารถเดินต่อไปสู่อนันตกาลตามเวลาแบบนิวตันหรือแบบที่เราคุ้นเคย
และจากการที่เวลาของเราในSingularity ยังคงเดินหน้าสู่อนันต์เราก็สามารถใช้เวลานี้ทำนายฟังค์ชันคลื่นของทุกอย่างได้ แต่ตัวใหญ่ๆ คือจะมีข้อมูลของจักรวาลที่ตกลงสู่หลุมดำซึ่งใครที่อยู่ภายนอกหลุมดำนั้นก็ไม่สามารถมองเห็นได้ (เหตุผลว่าทำไมใน interstella คูเปอร์ต้องลงไปในหลุมดำเพื่อนำข้อมูลที่เราไม่ทราบมาสู่มวลมนุษย์) และคุณสมบัติอย่าหนึ่งของหลุมดำที่ทำให้ผู้ที่อยู่ภายนอกยิ่งจะหาข้อมูลส่วนที่หายไปได้ยากคือ หลุมดำไม่ขึ้นกับธรรมชาติของวัตถุที่ยุบถล่ม
กล่าวคือ ข้อมูลทุกอย่างที่ตกลงสู่หลุมดำจะอันตรธานหายไป เรียกว่า "ไม่มีขน"
John Wheeler by https://www.researchgate.net/figure/John-Archibald-Wheeler-at-different-ages_fig3_275017642
หลุมดำที่ไม่ดำ (ฺBlackhole?)
ฮอว์กิ้งพบว่าหลุมดำนั้นอาจประพฤติตัวเหมือนวัตถุดำที่ มันจะดูดกลืนรังสีทุกย่านรังสีและจะสะท้อนคลื่นรังสีออกมาหมด โดยการแผ่รังสีจะขึ้นกับอุณหภูมิสัมบูรณ์บนพื้นผิวของวัตถุดำ เขาจึงได้สมการเอนโทรปีและอุณหภูมิของหลุมดำมาเป็น
สมการอุณหภูมิหลุมดำและเอนโทรปีของหลุมดำตามลำดับ
ในเมื่อหลุมดำไม่ดำคือ มีการแผ่รังสีออกมาทำให้ภายในหลุมดำมีความไม่แน่นอนทางควอนตัม ต่อมาหากเราจะนำหลักการแกว่งของสุญญากาศ (Vacuum fluctuation) โดยเราจะคิดให้เป็นอนุภาคคู่เสมือนที่จะเกิดพร้อมกัน ณ จุดตำแหน่งและเวลาใดๆ โดยจะเคลื่อนที่ออกห่างกันแล้วมารวมกันอีกครั้ง โดยในบางครั้งอาจมีอนุภาคคู่ตัวหนึ่งตกลงสู่หลุมดำและอีกตัวหนึ่งเคลื่อนที่ออกห่างจากหลุมดำ ทำให้ผู้สังเกตจากข้างนอกหลุมดำจะสังเกตเห็นรังสีที่แผ่ออกจากหลุมดำซึ่งมาจากอนุภาคหนึ่งของคู่อนุภาคที่หลุดออกมาโดยเส้นสเปกตรัมของหลุมดำที่หลุดออกมาก็คล้ายกับสเปกตรัมวัตถุดำ โดยขึ้นกับอุณหภูมิของหลุมดำที่แปรผกผันกับพื้นที่หลุมดำ
cosmic microwave background by https://phys.org/news/2014-03-cosmic-microwave-background.html
รังสีควอนตัมใดๆที่ปลดปล่อยออกมาจากหลุมดำจะถูกดูดกลืนโดยรังสีที่เหลือมาจากบิ๊กแบง ซึ่งจากเหตุผลดักล่าวก็สามารถนำมาสังเกตการณ์หลุมดำผ่านการตรวจจับรังสีพื้นหลังได้ และจากเหตุนี้เอง ทำให้เชื่อว่า จักรวาลได้ผ่านการขยายตัวอันรวดเร็วในช่วงแรกมาแล้ว ทำให้ขอบเขตของเอกภพบางส่วนไกลเกินกว่าที่แสงจะเดินทางไปถึง เสมือนขอบฟ้าเหตุการณ์ที่แสงเดินทางไปไม่ถึง
และจากที่กล่าวมาเอกภพก็ควรจะมีรังสีความร้อนที่ขอบฟ้าเหมือนขอบฟ้าเหตการณ์ของหลุมดำซึ่งรังสีความร้อนย่อมีสเปกตรัมเฉพาะความหนาแน่นที่แปรผัน ซึ่งจากที่กล่าวมาจึงเป็นเหตุให้พบการสังเกตการณ์รังสีคอสมิกพื้นหลัง
หลุมดำสลายตัว (Decay of Blackhole)
Blackhole radiation
จากการที่หลุมดำมีการแผ่รังสีคือมีการนำความร้อนออกจากหลุมดำ ทำให้มวลของมันลดลง และจากสมการอุณหภูมิหลุมดำเมื่อมวลลดลงอุณหภูมิสูงขึ้นและเมื่ออุณหภูมิสูงจะทำให้พลังงานที่แผ่ออกมามากขึ้นวนเป็นวัฏจักรแบบนี้จนเมื่อถึงจุดหนึ่งมวลมันก็จะหายไปนั้นก็คือ การอันตรธานไปของหลุมดำ
คำถามที่ตามมาคือ ข้อมูลภายในหลุมดำจะเป็นอย่างไร(ฟังก์ชันคลื่น) อย่างแรกข้อมูลในหลุมดำจะหลุดออกจากหลุมดำแต่ต้องมีพลังงานที่จะนำข้อมูลออกมาได้ แต่ในวาระสุดท้ายของหลุมดำนั้นพลังงานมีน้อย ดังนั้นพลังงานเดียวที่จะพามาคือพลังงานจากการแผ่รังสีของมัน แต่แทนที่เราจะรู้ข้อมูลหลุดมาจากหลุมดำโดยไม่รู้ชะตากรรมของมัน เราก็สามารถดูได้จากความพัวพันกับอีกคู่อนุภาคหรือชุดข้อมูลหนึ่ง แต่มันก็เสมือนกับดักหนึ่งคือข้อมูลของอนุภาคที่ตกลงสู่หลุมดำที่หมดพลังงานก็ย่อมออกจากหลุมดำมาไม่ได้ นั่นคือ wave function ก็จะหายไปพร้อมหลุมดำ
ซึ่งหากคำตอบหนึ่งของwave function หายไปเราก็ย่อมคำนวณ wave function นั้นไม่ได้อย่างแน่นอน
Detective with deathman
คล้ายกับการที่นักสืบพบกับศพ แต่ผู้ที่เกี่ยวข้องทั้งหมดตายไปหมด ซึ่งผู้ที่อาจรู้ความจริงทุกอย่างได้คือศพเองหรือผู้ที่ทำการฆาตกรรม ดังนั้นหากเราเป็นเพียงนักสืบที่รอข้อมูลก็ทำได้เพียงสันนิษฐานไม่อาจรู้อะไรจริงๆได้เท่าเหตุการณ์จริงๆ เสมือนการที่เราจะทำนายฟังก์ชันคลื่นแต่เราไม่มีข้อมูลของมันอยู่เลยทำให้การทำนายนั้นยากมาก
แล้วผลดังกล่าวมีผลต่อการพิจารณาอนาคตไหม จาก EPR Paradx (Einstine , Boris Podolsky , Nathan Rosen Paradox) ที่สมมติอะตอมกัมมันตรังสีสลายตัว ทำให้อนุภาคคู่ที่มีทิศทางตรงข้าม และสปินทิศตรงข้าม โดยไอน์สไตน์กล่าวว่ามันจะไม่เกินไปหน่อยเหรอที่ถ้าเรารู้สมบัติของอนุภาคหนึ่งแล้วเราจะรู้สมบัติอนุภาคคู่อีกตัวหนึ่งเลย แบบนี้ถ้าอยู่คนละฟากจักรวาลก็แสดงว่าสมบัตินี้อนุญาตให้อนุภาคส่งข้อมูลเร็วกว่าแสงหรือ แต่ฮอว์กิ้งกล่าวว่ามันคือความเข้าใจผิดของไอน์สไตน์ เขากล่าวว่าในความจริงเราก็ไม่สามารถบอกได้ว่าหากตัวหนึ่งหมุนขวาอีกตัวจะหมุนซ้าย เพราะมีกรณีที่ต้อฉุกคิดเสมอคือหากอนุภาคหนึ่งตกลงสู่หลุมดำ
to infinity and beyond
ดังนั้นเราจึงไม่สามารถบอกได้จริงๆว่าสปินหรือฟังก์ชันคลื่นของมันที่เราสังเกตเป็นอย่างไร มันเป็นเพียงความที่น่าจะเป็นไปได้ ซึ่งนำมาซึ่งอีกแนวคิดสุดล้ำต่อมา
หลุมดำและพี-เบรน (Blackhole and P-Brane)
P-Brane
ในปี 1996 แอนดรูว์ สตรอมมิงเกอร์ และ คัมรัม วาฟา เขาได้ดัดแปลงให้หลุมดำเป็นสิ่งที่เรียกว่า P-Brane ตามรูปที่จำลองได้ข้างบน โดยคลื่นที่อยู่บนแผ่นเบรนคือข้อมูลในหลุมดำเหมือนการเคาะสัญญาณบนผิวน้ำ โดยความถี่คลื่นบนผิวน้ำก็คือความถึี่ในการเคาะสัญญาณ โดยหากบนแผ่นเบรนถูกกระตุ้นมากขึ้นเรื่อยๆก็อาจทำให้ยอดสูงขึ้นจนอาจหลุดออกเป็นอนุภาคมาได้ จากแบบจำลองพีเบรนที่กาล-อวกาศแบนเวลาจะเดินไปด้านหน้าเรื่อยๆไม่มีรังสีใดๆเบนออกทำให้ข้อมูลไม่หายไป ข้อมูลที่แผ่จากพีเบรนนี้ทำให้สมการชโรดิงเงอร์ยังสามารถคำนวณได้เพราะข้อมูลไม่ได้หายไปเพียงถูกกักเก็บในหลุมดำ ซึ่งต่างจากตามสัมพัทธภาพทั่วไปที่หลุมดำคือม้วนจุดเล็กๆส่งผลให้ข้อมูลก็หายไปในปมนี้ด้วย
ต่อไปเราจะได้เดินทางไปบนยานเอนเตอร์ไพรส์
- 1
โฆษณา
- ดาวน์โหลดแอปพลิเคชัน
- © 2026 Blockdit
