ऐसा लगता है कि प्रसिद्ध ब्लैक होल विरोधाभास हल हो गया है। लेकिन सब कुछ बहुत जटिल है

50 वर्षों के लिए, सैद्धांतिक भौतिकविदों ने प्रसिद्ध ब्लैक होल विरोधाभास को हल करने का प्रयास किया है, जो भविष्यवाणी करता है कि ये ब्रह्मांडीय राक्षस सामान्य सापेक्षता से कहीं अधिक जटिल हैं। तथ्य यह है कि आइंस्टीन के सिद्धांत के अनुसार, ब्लैक होल आश्चर्यजनक रूप से सरल हैं। यदि आप किसी ब्लैक होल के द्रव्यमान, आवेश और घूर्णन को जानते हैं, तो आप इसके बारे में वह सब कुछ जानते हैं जो आपको जानना आवश्यक है। यह पता चला है कि ब्लैक होल पूरे ब्रह्मांड में सबसे सरल और सबसे समझने योग्य पात्रों में से एक है। लेकिन यह स्पष्ट सादगी एक परेशान करने वाला विरोधाभास पैदा करती है। 1970 के दशक में प्रसिद्ध खगोल वैज्ञानिक स्टीफन हॉकिंग ने महसूस किया कि ब्लैक होल पूरी तरह से ब्लैक नहीं होते हैं। इसके बजाय, वे अपने घटना क्षितिज या ब्लैक होल के किनारों पर एक सूक्ष्म क्वांटम यांत्रिक प्रक्रिया के माध्यम से प्रकाश का उत्सर्जन करते हैं, जिससे कुछ भी नहीं, यहां तक कि प्रकाश भी नहीं बच सकता है। चूंकि ब्लैक होल इतने सरल होते हैं और केवल तीन संख्याओं के साथ वर्णित किए जा सकते हैं, ब्लैक होल में आने वाली सामग्री के बारे में सभी जानकारी स्पष्ट रूप से हमेशा के लिए बंद हो जाती है। इससे कोई फर्क नहीं पड़ता कि आप मृत तारों से ब्लैक होल बनाते हैं और इंटरस्टेलर डस्ट या बिल्लियों से ब्लैक होल बनाते हैं; जब तक इन दो ब्लैक होल में एक ही स्पिन, द्रव्यमान और चार्ज होता है, तब तक वे समान रहेंगे। लेकिन आखिर सूचना का क्या होता है?

सूचना विरोधाभास

ब्रह्मांड अद्भुत है। और यह अफ़सोस की बात है कि आधुनिक शहर प्रकाश व्यवस्था से इतने अधिक प्रदूषित हैं, क्योंकि रात के आकाश में तारे व्यावहारिक रूप से अदृश्य हैं। इस बीच, अगर हर रात हमने खिड़की से आकाशगंगा को देखा, और हर अगस्त में हम अपने घर के आराम से पर्सिड धारा देखते थे, तो हम शायद ब्रह्मांड के बारे में अधिक बार सोचेंगे। अंत में, सबसे अजीब भौतिक सिद्धांत, उदाहरण के लिए, दुनिया की बहुलता के बारे में या कि ब्लैक होल की मदद से इस मल्टीवर्स की यात्रा करना संभव है, वास्तविकता हो सकती है, कौन जानता है।

इस बीच, आंद्रेई लिंडे और अन्य वैज्ञानिकों का सुझाव है कि हमारा बिग बैंग केवल एक ही नहीं था, दूसरों के प्रयासों का उद्देश्य ब्लैक होल का अध्ययन करना है, जिसका अस्तित्व कई साल पहले साबित हुआ था।

स्टीफन हॉकिंग, जिन्होंने इन अंतरिक्ष राक्षसों को बहुत सारे वैज्ञानिक कार्य समर्पित किए, का मानना था कि जैसे ही ब्लैक होल विकिरण का उत्सर्जन करता है, यह वाष्पित हो जाता है, अंततः पूरी तरह से गायब हो जाता है - इसलिए तथाकथित ब्लैक होल सूचना विरोधाभास। यदि सूचनाओं का एक गुच्छा ब्लैक होल में गिर जाता है और जानकारी नष्ट नहीं हो सकती है, तो ब्लैक होल कब गायब हो जाता है और सारी जानकारी कहाँ जाती है?

आठ महाद्वीपों में फैले दूरबीनों के नेटवर्क से लिए गए ब्लैक होल का एक स्नैपशॉट। इमेज में हम जो देख रहे हैं वह हमारे पूरे सोलर सिस्टम से बड़ा है। इस ब्लैक होल का द्रव्यमान सौर द्रव्यमान से 6.5 अरब गुना अधिक है।

अभूतपूर्व कार्यों की एक श्रृंखला में, सैद्धांतिक भौतिक विज्ञानी ब्लैक होल सूचना विरोधाभास को हल करने के करीब आ गए हैं, जिसने उन्हें लगभग 50 वर्षों से मोहित और पीड़ा दी है। सूचना, वे अब विश्वास के साथ कहते हैं, वास्तव में ब्लैक होल से बाहर निकल रही है।

यदि आप किसी ब्लैक होल में कूद जाते हैं, तो आप हमेशा के लिए खो नहीं जाएंगे। भाग-दर-भाग, आपके शरीर को ठीक करने के लिए आवश्यक जानकारी फिर से दिखाई देगी। अधिकांश भौतिकविदों ने लंबे समय से यह मान लिया है कि ऐसा ही होगा; यह स्ट्रिंग थ्योरी का परिणाम था, जो हर चीज के एकीकृत सिद्धांत के लिए अग्रणी उम्मीदवार था। लेकिन नई गणना, स्ट्रिंग सिद्धांत से प्रेरित होते हुए, अपने आप में उनके अस्तित्व को नहीं दर्शाती है।

शोधकर्ताओं का कहना है कि गुरुत्वाकर्षण की क्रिया के कारण ही जानकारी सामने आती है - क्वांटम प्रभावों की एक परत के साथ सिर्फ सामान्य गुरुत्वाकर्षण। यह गुरुत्वाकर्षण की भूमिका में एक प्रकार का परिवर्तन है।

गुरुत्वाकर्षण की भूमिका बदलना

आइंस्टीन के सामान्य सापेक्षता के सिद्धांत के अनुसार, एक ब्लैक होल का गुरुत्वाकर्षण इतना मजबूत होता है कि कोई भी चीज उससे बच नहीं सकती है। 1970 के दशक में स्टीफन हॉकिंग और उनके सहयोगियों द्वारा विकसित ब्लैक होल की अधिक परिष्कृत समझ ने इस सिद्धांत पर सवाल नहीं उठाया। हॉकिंग और अन्य ने क्वांटम सिद्धांत का उपयोग करके ब्लैक होल में और उसके आसपास के पदार्थ का वर्णन करने की कोशिश की, लेकिन उन्होंने आइंस्टीन के शास्त्रीय सिद्धांत का उपयोग करते हुए गुरुत्वाकर्षण का वर्णन करना जारी रखा - एक हाइब्रिड दृष्टिकोण भौतिक विज्ञानी "अर्धशास्त्रीय" कहते हैं।

हालांकि दृष्टिकोण ने छेद के परिधि के आसपास नए प्रभावों की भविष्यवाणी की, इंटीरियर सख्ती से अलग-थलग रहा। भौतिकविदों ने निष्कर्ष निकाला कि हॉकिंग ने सही अर्ध-शास्त्रीय गणना की थी - किसी भी आगे की प्रगति के लिए गुरुत्वाकर्षण को भी क्वांटम के रूप में मानना होगा।

ऐसा ब्लैक होल 'इंटरस्टेलर' के फिल्म निर्माताओं ने देखा था

हालाँकि, यह वही है जो नए अध्ययनों के लेखक विवाद करते हैं। वायर्ड के अनुसार, उन्होंने अतिरिक्त अर्धशास्त्रीय प्रभावों की खोज की - नए गुरुत्वाकर्षण विन्यास जो आइंस्टीन के सिद्धांत की अनुमति देते हैं, लेकिन जिसमें हॉकिंग शामिल नहीं थे।

जब ब्लैक होल बहुत पुराना हो जाता है तो पहले मौन में ये प्रभाव हावी होने लगते हैं। छेद हर्मिट्स के दायरे से एक जोरदार खुली प्रणाली में बदल जाता है। न केवल जानकारी रिसती है, बल्कि जो कुछ भी नया होता है वह लगभग तुरंत ही मिट जाता है। संशोधित अर्धशास्त्रीय सिद्धांत ने अभी तक यह स्पष्ट नहीं किया है कि जानकारी कैसे निकलती है, लेकिन पिछले दो वर्षों में, खोज की गति ऐसी रही है कि वैज्ञानिकों के पास विरोधाभास के समाधान के संकेत हैं।

एक तरह से या किसी अन्य, सिद्धांतकारों के लिए अभी भी बहुत काम है - स्पेसटाइम स्वयं एक ब्लैक होल में विघटित हो रहा है, जिसका अर्थ है कि स्पेसटाइम वास्तविकता का मूल स्तर नहीं है, बल्कि किसी गहरी चीज से उभरती हुई संरचना है। और यद्यपि आइंस्टीन ने गुरुत्वाकर्षण को अंतरिक्ष-समय की ज्यामिति के रूप में समझा, उनका सिद्धांत अंतरिक्ष-समय के क्षय को भी शामिल करता है, और यही कारण है कि जानकारी अंततः इसके गुरुत्वाकर्षण जेल से बच सकती है।

ब्लैक होल, क्वांटम कंप्यूटर और गैर-स्थानीयता

ब्लैक होल के सूचना विरोधाभास को हल करने के कई प्रयासों में, शोधकर्ताओं ने कंप्यूटर सिमुलेशन का सहारा लिया है, जो अपने आप में एक भौतिक प्रणाली है; क्वांटम मॉडलिंग, विशेष रूप से, इसके मॉडल से पूरी तरह अलग नहीं है। तो भौतिकविदों ने कल्पना की कि वे सभी विकिरण एकत्र कर रहे थे, इसे एक विशाल क्वांटम कंप्यूटर में इंजेक्ट कर रहे थे, और एक ब्लैक होल का पूरा अनुकरण चला रहे थे।

और इसके उल्लेखनीय परिणाम सामने आए हैं। चूंकि विकिरण उस ब्लैक होल से जुड़ा है जिससे वह आया था, क्वांटम कंप्यूटर भी ब्लैक होल के साथ दृढ़ता से जुड़ा हुआ है। सिमुलेशन के हिस्से के रूप में, क्वांटम उलझाव नकली ब्लैक होल और मूल के बीच एक ज्यामितीय संबंध में बदल जाता है। सीधे शब्दों में कहें, वे एक वर्महोल से जुड़े हुए हैं।

स्टैनफोर्ड विश्वविद्यालय के सैद्धांतिक भौतिक विज्ञानी और नए अध्ययन के सह-लेखक डगलस स्टैनफोर्ड ने कहा, एक भौतिक ब्लैक होल है और फिर क्वांटम कंप्यूटर में सिम्युलेटेड है, और बीच में एक वर्महोल की सटीक प्रतिकृति हो सकती है। यह विचार 2013 के सुझाव का एक उदाहरण है कि क्वांटम उलझाव को वर्महोल के रूप में देखा जा सकता है। वर्महोल, बदले में, एक गुप्त सुरंग प्रदान करता है जिसके माध्यम से जानकारी प्रवेश कर सकती है।

ब्लैक होल का अनुकरण करने के लिए क्वांटम कंप्यूटर जितना लगता है, उससे कहीं अधिक करीब हैं।

आगे की चर्चा, अनिवार्य रूप से, संबंधित है कि इन सभी वर्महोलों को सचमुच कैसे समझा जाए। वर्महोल समीकरणों में इतने गहरे डूबे हुए हैं कि वास्तविकता से उनका संबंध कमजोर लगता है, लेकिन उनके अभी भी ठोस परिणाम हैं।दो दूर के स्थानों को जोड़कर, वर्महोल एक स्थान की घटनाओं को सीधे दूर के स्थान को प्रभावित करने की अनुमति देते हैं, सिवाय इसके कि एक कण, बल या अन्य प्रभाव मध्यवर्ती दूरी को पार नहीं करता है। भौतिकी के इस प्रभाव को गैर-स्थानीयता कहा जाता है।

हम हमेशा से जानते हैं कि गुरुत्वाकर्षण में कुछ गैर-स्थानीय प्रभाव शामिल होने चाहिए, और यह उनमें से एक है, शोधकर्ताओं ने ध्यान दिया। जिन चीजों को आप स्वतंत्र समझते थे वे वास्तव में स्वतंत्र नहीं हैं।

पहली नज़र में, यह आश्चर्यजनक है। आइंस्टीन ने भौतिकी से गैर-स्थानीयता को खत्म करने के स्पष्ट लक्ष्य के साथ सामान्य सापेक्षता का निर्माण किया। गुरुत्वाकर्षण अंतरिक्ष के माध्यम से तुरंत यात्रा नहीं करता है। प्रकृति में किसी भी अन्य अंतःक्रिया की तरह, इसे एक स्थान से दूसरे स्थान पर सीमित गति से प्रचारित करना चाहिए।

लेकिन पिछले दशकों में, भौतिकविदों के लिए यह स्पष्ट हो गया है कि समरूपता जिस पर सापेक्षता आधारित है, गैर-स्थानीय प्रभावों की एक नई पीढ़ी का निर्माण कर रही है।

इसलिए, फरवरी 2020 में, भौतिकविदों की एक टीम ने पाया कि सापेक्षता के सिद्धांत की समरूपता का आमतौर पर अनुमान से कहीं अधिक व्यापक प्रभाव होता है, जो स्पेस-टाइम को ब्लैक होल का विश्लेषण करते समय देखे गए दर्पण हॉल की गुणवत्ता दे सकता है।

इस प्रकार एक ब्लैक होल स्पेस-टाइम को मोड़ देता है।

यह सब कई भौतिकविदों के अनुमान को पुष्ट करता है कि अंतरिक्ष-समय प्रकृति का मूल स्तर नहीं है, बल्कि कुछ अंतर्निहित तंत्र से उत्पन्न होता है जो स्थानिक या अस्थायी नहीं है। नई गणना एक ही बात कहती है, लेकिन द्वैत या स्ट्रिंग सिद्धांत के संदर्भ के बिना। वर्महोल इसलिए उत्पन्न होते हैं क्योंकि वे एकमात्र ऐसी भाषा है जिसका उपयोग पथ अभिन्न यह बताने के लिए कर सकता है कि स्थान ढह रहा है। यह ज्यामिति का यह कहने का तरीका है कि ब्रह्मांड अंततः गैर-ज्यामितीय है।

और यद्यपि भौतिकविदों को अध्ययन के परिणामों की पुष्टि या खंडन करने में समय लगेगा, अंत में, काम के लेखकों ने भी इस तरह से और गुरुत्वाकर्षण के पूर्ण क्वांटम सिद्धांत के बिना ब्लैक होल के सूचना विरोधाभास को हल करने की उम्मीद नहीं की थी। लेकिन अगर हम मान लें कि उनकी गणना सही है, तो ब्लैक होल के सिद्धांत में अब तार्किक विरोधाभास नहीं है जो इसे विरोधाभासी बनाता है। एक शब्द में, चिरायु भौतिकी और मानव मन।