جميلة و جذابة و جامحة أى كل ما يطمح اليه اى رجل
او
الهولوغرافى و الجدار النارى و مبدأ التكامل و التشابك الكمومى او الدراما الجديدة التى تقدمها لكم الفيزياء النظرية...
فى البداية كان الثقب اسود black hole اسود تماما..
ثم اكتشف هاوكينغ Hawking انه يصدرعنه اشعاع..اي ان الثقب الاسود فى المحصلة ليس اسود تماما..
و اخطر من هذا فان هذا الثقب سيتبخر فى النهاية بعد ان تنبعث كتلته كلها على شكل اشعاع...
اذن سوف تضيع كل المعلومات المخزنة فيه..وهذا تهديد للميكانيك الكمومى الذى تمنع العديد من مبرهناته هذا الأمر..
وايضا اكتشف هاوكينغ و معه بيكنشتاين Bekenstein ان انتروبى entropy الثقب الأسود (مقدار المعلومات المخزنة فيه) متناسب مع سطح الثقب و ليس مع حجمه وهو امر لم يكن معروفا فى الفيزياء من قبل..
ثم جاء توهفت 't Hooft و قال بما يسمى بمبدأ التكامل complementarity principle للثقوب السوداء لتفسير عدم ضياع المعلومات فى الثقب و افترض ايضا الهولوغرافى holography لتفسير لماذا انتروبى الثقب متناسب مع السطح و ليس مع الحجم..
فنحن نعرف الآن تقريبا بدون شك ان هذه الخاصية الاخيرة (اى الانتروبى متناسب مع السطح و ليس مع الحجم) هى احدى خواص قوة الجذب الثقالى الفريدة التى لا تتميز بها اى قوة اخرى...هذا يعنى من بين ما يعنيه ان درجات حرية الثقب هى كلها مخزنة على سطح عبارة عن غشاء فيزيائى يبعد بمسافة بلانكية Plankian عن افق الحدث event horizon يعرف باسم الحدث الممدد stretched horizon و لا يوجد داخل الثقب شيء الا المفردة فى المركز,,,
لكن اختطف ساسكيند Susskind من توهفت كلا الفكرتين و حولهما الى واحد من اعظم المبادئ فى الفيزياء النظرية...وهو مبدأ التكامل للثقوب السوداء الذى نعرفه اليوم و الذى يلعب دورا محوريا فى كل نقاشات الثقب الاسود...
فى هذا المبدأ نفترض (بالنسبة للملاحظ خارج الثقب) الاحادية unitarity و نفترض نظرية الحقل الفعال effective field theory و نفترض ايضا علاقة هاويكنيغ-بيكنشتاين اعلاه..
لكن هذا المبدا يفترض ايضا ضمنا لا تصريحا مبدأ التكافؤ equivalence principle للنسبية العامة و مبدأ انحفاظ المعلومات (مبرهنة عدم النسخ الكمومى no-cloning or no xerox theorem)...
اذن المعلومات هى موجودة داخل الثقب بالنسبة للراصد الساقط سقوطا حرا و هى موجودة خارج الثقب بالنسبة للملاحظ الخارجى و لا يوجد تعارض بين الصورتين بل تكامل لان الملاحظ الخارجى لا يمكنه ابدا ان يتواصل مع الملاحظ الداخلى (خواص النسبية و النسبية فى الحقول الثقالية و اهمها الموضعية اى حدية سرعة الضوء و تمدد الزمن)...
لكن جاء بعدهما بولشينسكى Polchinski و اصحابه و قالوا ان مبدأ التكامل غير منسجم مع مبدأ كمومى آخر عظيم هو مبدأ عدم تعدد التشابك الكمومى monogamy of quantum entanglement (جملة كمومية لا يمكنها ان تكون مشتبكة كموميا بجملتين مختلفتين فى نفس الوقت بسبب خواص الانتروبى)..
وبين بلوشينسكى ان هذا التعارض بين التكامل و عدم التعدد يؤدى الى تعارض بين احادية الميكانيك الكمومى و صلاحية نظرية الحقل الفعال خارج الثقب من جهة و من جهة اخرى مبدأ التكافؤ للنسبية العامة حول افق الحدث...
اذن حسب الاحادية فان الاشعاع الاولى لهاوكينغ الذى خرج خلال شباب الثقب (قبل ما يسمى زمن بايج و بايج Page هو ادق الفيزيائيين الذين تكلموا فى الثقب) يجب ان يكون مشتبكا كموميا مع الاشعاع الاخير لهاوكينغ الذى سيخرج بعد زمن بايج..
لكن حسب نظرية الحقل فان الاشعاع الاخير يجب ان يكون ايضا مشتبكا مع المعلومات وراء افق الحدث..
لكن هذا يستحيل حسب مبرهنة عدم تعدد التشابك الكمومى..
لكن مبدأ التكامل حل هذه المعضلة بأن جعل المعلومات لا تُرصد فى الداخل الا بالنسبة للراصد الساقط و لا ترصد فى الخارج على افق الحدث الا بالنسبة للراصد الخارجى..
بولشينسكى بين ان هذا الامر اى مبدأ عدم تعدد التشابك الكمومى فعلا متناقض مع مبدأ عدم التكامل للثقوب السوداء... وان المعضلة ليست فى نظرية الحقل لكن فى مبدأ التكافؤ..اما مبدأ الاحادية فلا احد فى عقله أبدا فكر مطلقا فى التخلى عنه...
اذن المعضلة ان الاشعاع الاخير يجب ان يكون مشتبك بالاشعاع الاولى و يجب ايضا ان يكون مشتبك بالاشعاع داخل الثقب..
باستخدام مبدأ الاحادية و نظرية الحقل بين بولشينسكى ان الراصد الساقط سيصادف جسيمات ذات طاقات عليا وراء افق الحدث بقليل..
اذن افق الحدث ليس كغيره من الاماكن فى الفضاء-زمن...وهذا يكسر مبدأ التكافؤ بشكل سيء جدا..
الحل الذى اقترحه بولشينكسى هو اذن كسر قوة التشابك الكمومى صراحة (لكن الميكانيزم مازال غير معروف) بين الاشعاع الاخير و الاشعاع الداخلى..
وهذا الكسر سيولد طاقة هائلة (قارنوا بكسر قوى الربط النووى و الطاقة الناجمة عن ذلك)..هذه الطاقة الهائلة هى ما يسمى الجدار النارى firewall...
الخلاصة نُضحى بالنسبية العامة و اساسها مبدأ التكافؤ..
رأى ساسكيند فى الأمر كان أولا: نعم كل هذا صحيح يا اصحابى.. مبدأ التكامل غير صحيح و الجدار النارى هو فعلا حل معضلة ضياع المعلومات فى الثقب..
لكنه معروف عنه تقلبه الشديد..
رأى ساسكيند فى النهاية كان (مع مالداسينا Maldacena): لا يا اصحابى هذا غير صحيح لا يوجد جدار نارى بل الحل هو فى ال ER=EPR...
وهذه المعادلة تعنى ان الاشعاع الخارجى متصل بالثقب الاسود عبر جسور اينشتاين-روزن Einstein-Rosen bridge و لا يوجد لا ضياع معلومات و لا انكسار لمبدأ التكافؤ و لا جدار نار...
لكن هذه الفرضية هى تغيير جذرى ليس فى فهمنا للجاذبية فقط لكن ايضا فى فهمنا للميكانيك الكمومى..
وأذكر بأهم عناصرها هنا كالآتى...
المعادلة تنص على ان
اينشتاين-روزن ER =اينشتاين-بودلسكى-روزن EPR
وهى فرضية يُراد بها فى النهاية توحيد الميكانيك الكمومى QM و النسبية العامة GR:
اذن هى تنص على ان التشابك الكمومى quantum entanglement بين جسمين (مثلا ثقبين اسودين) الذى يعطى بترابطات EPR ينجم فى الحقيقة عن ثقب دودى wormhole او جسر ER يربط بين الثقبين الاسودين..
فمثلا يقترح علينا ساسكيند و مالداسينا ان نضغط اشعاع هاوكينغ الى الحد ان يقع انهيار ثقالى و يتشكل ثقب اسود ثانى عنه..هذا الثقب الاسود الثانى (اشعاع هاوكينغ) متصل بالثقب الاول عبر جسر اينشتاين و روزن (وهذا معروف فى النسبية العامة)..هذا الجسر هو الذى يراه الراصد الخارجى تشابك كمومى بين الاشعاع الخارجى و الثقب الاسود...ولانه جسر فى الفضاء فعلا فانه لا يوجد اى معضلة فى ضياع المعلومات تماما..
واعترف و اقر ان هذه فكرة عبقرية جميلة و جذابة و جامحة و هو كل ما يطمح اليه اى رجل فيزيائى...
هذه الفرضية عممها مؤخرا ساسكيند الى الفرضية
GR=QM
مع تحياتى
او
الهولوغرافى و الجدار النارى و مبدأ التكامل و التشابك الكمومى او الدراما الجديدة التى تقدمها لكم الفيزياء النظرية...
فى البداية كان الثقب اسود black hole اسود تماما..
ثم اكتشف هاوكينغ Hawking انه يصدرعنه اشعاع..اي ان الثقب الاسود فى المحصلة ليس اسود تماما..
و اخطر من هذا فان هذا الثقب سيتبخر فى النهاية بعد ان تنبعث كتلته كلها على شكل اشعاع...
اذن سوف تضيع كل المعلومات المخزنة فيه..وهذا تهديد للميكانيك الكمومى الذى تمنع العديد من مبرهناته هذا الأمر..
وايضا اكتشف هاوكينغ و معه بيكنشتاين Bekenstein ان انتروبى entropy الثقب الأسود (مقدار المعلومات المخزنة فيه) متناسب مع سطح الثقب و ليس مع حجمه وهو امر لم يكن معروفا فى الفيزياء من قبل..
ثم جاء توهفت 't Hooft و قال بما يسمى بمبدأ التكامل complementarity principle للثقوب السوداء لتفسير عدم ضياع المعلومات فى الثقب و افترض ايضا الهولوغرافى holography لتفسير لماذا انتروبى الثقب متناسب مع السطح و ليس مع الحجم..
فنحن نعرف الآن تقريبا بدون شك ان هذه الخاصية الاخيرة (اى الانتروبى متناسب مع السطح و ليس مع الحجم) هى احدى خواص قوة الجذب الثقالى الفريدة التى لا تتميز بها اى قوة اخرى...هذا يعنى من بين ما يعنيه ان درجات حرية الثقب هى كلها مخزنة على سطح عبارة عن غشاء فيزيائى يبعد بمسافة بلانكية Plankian عن افق الحدث event horizon يعرف باسم الحدث الممدد stretched horizon و لا يوجد داخل الثقب شيء الا المفردة فى المركز,,,
لكن اختطف ساسكيند Susskind من توهفت كلا الفكرتين و حولهما الى واحد من اعظم المبادئ فى الفيزياء النظرية...وهو مبدأ التكامل للثقوب السوداء الذى نعرفه اليوم و الذى يلعب دورا محوريا فى كل نقاشات الثقب الاسود...
فى هذا المبدأ نفترض (بالنسبة للملاحظ خارج الثقب) الاحادية unitarity و نفترض نظرية الحقل الفعال effective field theory و نفترض ايضا علاقة هاويكنيغ-بيكنشتاين اعلاه..
لكن هذا المبدا يفترض ايضا ضمنا لا تصريحا مبدأ التكافؤ equivalence principle للنسبية العامة و مبدأ انحفاظ المعلومات (مبرهنة عدم النسخ الكمومى no-cloning or no xerox theorem)...
اذن المعلومات هى موجودة داخل الثقب بالنسبة للراصد الساقط سقوطا حرا و هى موجودة خارج الثقب بالنسبة للملاحظ الخارجى و لا يوجد تعارض بين الصورتين بل تكامل لان الملاحظ الخارجى لا يمكنه ابدا ان يتواصل مع الملاحظ الداخلى (خواص النسبية و النسبية فى الحقول الثقالية و اهمها الموضعية اى حدية سرعة الضوء و تمدد الزمن)...
لكن جاء بعدهما بولشينسكى Polchinski و اصحابه و قالوا ان مبدأ التكامل غير منسجم مع مبدأ كمومى آخر عظيم هو مبدأ عدم تعدد التشابك الكمومى monogamy of quantum entanglement (جملة كمومية لا يمكنها ان تكون مشتبكة كموميا بجملتين مختلفتين فى نفس الوقت بسبب خواص الانتروبى)..
وبين بلوشينسكى ان هذا التعارض بين التكامل و عدم التعدد يؤدى الى تعارض بين احادية الميكانيك الكمومى و صلاحية نظرية الحقل الفعال خارج الثقب من جهة و من جهة اخرى مبدأ التكافؤ للنسبية العامة حول افق الحدث...
اذن حسب الاحادية فان الاشعاع الاولى لهاوكينغ الذى خرج خلال شباب الثقب (قبل ما يسمى زمن بايج و بايج Page هو ادق الفيزيائيين الذين تكلموا فى الثقب) يجب ان يكون مشتبكا كموميا مع الاشعاع الاخير لهاوكينغ الذى سيخرج بعد زمن بايج..
لكن حسب نظرية الحقل فان الاشعاع الاخير يجب ان يكون ايضا مشتبكا مع المعلومات وراء افق الحدث..
لكن هذا يستحيل حسب مبرهنة عدم تعدد التشابك الكمومى..
لكن مبدأ التكامل حل هذه المعضلة بأن جعل المعلومات لا تُرصد فى الداخل الا بالنسبة للراصد الساقط و لا ترصد فى الخارج على افق الحدث الا بالنسبة للراصد الخارجى..
بولشينسكى بين ان هذا الامر اى مبدأ عدم تعدد التشابك الكمومى فعلا متناقض مع مبدأ عدم التكامل للثقوب السوداء... وان المعضلة ليست فى نظرية الحقل لكن فى مبدأ التكافؤ..اما مبدأ الاحادية فلا احد فى عقله أبدا فكر مطلقا فى التخلى عنه...
اذن المعضلة ان الاشعاع الاخير يجب ان يكون مشتبك بالاشعاع الاولى و يجب ايضا ان يكون مشتبك بالاشعاع داخل الثقب..
باستخدام مبدأ الاحادية و نظرية الحقل بين بولشينسكى ان الراصد الساقط سيصادف جسيمات ذات طاقات عليا وراء افق الحدث بقليل..
اذن افق الحدث ليس كغيره من الاماكن فى الفضاء-زمن...وهذا يكسر مبدأ التكافؤ بشكل سيء جدا..
الحل الذى اقترحه بولشينكسى هو اذن كسر قوة التشابك الكمومى صراحة (لكن الميكانيزم مازال غير معروف) بين الاشعاع الاخير و الاشعاع الداخلى..
وهذا الكسر سيولد طاقة هائلة (قارنوا بكسر قوى الربط النووى و الطاقة الناجمة عن ذلك)..هذه الطاقة الهائلة هى ما يسمى الجدار النارى firewall...
الخلاصة نُضحى بالنسبية العامة و اساسها مبدأ التكافؤ..
رأى ساسكيند فى الأمر كان أولا: نعم كل هذا صحيح يا اصحابى.. مبدأ التكامل غير صحيح و الجدار النارى هو فعلا حل معضلة ضياع المعلومات فى الثقب..
لكنه معروف عنه تقلبه الشديد..
رأى ساسكيند فى النهاية كان (مع مالداسينا Maldacena): لا يا اصحابى هذا غير صحيح لا يوجد جدار نارى بل الحل هو فى ال ER=EPR...
وهذه المعادلة تعنى ان الاشعاع الخارجى متصل بالثقب الاسود عبر جسور اينشتاين-روزن Einstein-Rosen bridge و لا يوجد لا ضياع معلومات و لا انكسار لمبدأ التكافؤ و لا جدار نار...
لكن هذه الفرضية هى تغيير جذرى ليس فى فهمنا للجاذبية فقط لكن ايضا فى فهمنا للميكانيك الكمومى..
وأذكر بأهم عناصرها هنا كالآتى...
المعادلة تنص على ان
اينشتاين-روزن ER =اينشتاين-بودلسكى-روزن EPR
وهى فرضية يُراد بها فى النهاية توحيد الميكانيك الكمومى QM و النسبية العامة GR:
اذن هى تنص على ان التشابك الكمومى quantum entanglement بين جسمين (مثلا ثقبين اسودين) الذى يعطى بترابطات EPR ينجم فى الحقيقة عن ثقب دودى wormhole او جسر ER يربط بين الثقبين الاسودين..
فمثلا يقترح علينا ساسكيند و مالداسينا ان نضغط اشعاع هاوكينغ الى الحد ان يقع انهيار ثقالى و يتشكل ثقب اسود ثانى عنه..هذا الثقب الاسود الثانى (اشعاع هاوكينغ) متصل بالثقب الاول عبر جسر اينشتاين و روزن (وهذا معروف فى النسبية العامة)..هذا الجسر هو الذى يراه الراصد الخارجى تشابك كمومى بين الاشعاع الخارجى و الثقب الاسود...ولانه جسر فى الفضاء فعلا فانه لا يوجد اى معضلة فى ضياع المعلومات تماما..
واعترف و اقر ان هذه فكرة عبقرية جميلة و جذابة و جامحة و هو كل ما يطمح اليه اى رجل فيزيائى...
هذه الفرضية عممها مؤخرا ساسكيند الى الفرضية
GR=QM
مع تحياتى
No comments:
Post a Comment