શું બ્લેક હોલ, મૃત્યુ પામેલા વૃદ્ધ સૈનિકોની જેમ, ખાલી મરી જાય છે? શું તેઓ એક્સ્ટ્રાડાયમેન્શનલ ફુગ્ગાઓની જેમ પૉપ કરે છે? કદાચ તેઓ આમ કરે છે, અથવા કદાચ તેઓ કોસ્મિક રુબીકોનમાંથી પસાર થાય છે, અસરકારક રીતે તેમના સ્વભાવને ઉલટાવી દે છે અને વિપરીત વિસંગતતાઓ બની જાય છે જે તેમની ઘટના ક્ષિતિજ દ્વારા પ્રવેશી શકાતી નથી પરંતુ જે સતત ઊર્જા અને પદાર્થને બ્રહ્માંડમાં પાછા મોકલે છે.
તેમના નવીનતમ પુસ્તકમાં, સફેદ છિદ્ર, ભૌતિકશાસ્ત્રી અને ફિલસૂફ કાર્લો રોવેલી રહસ્યમય અવકાશી ઘટનાઓ પર તેમનું ધ્યાન અને નોંધપાત્ર નિપુણતા કેન્દ્રિત કરે છે, તેમની સૈદ્ધાંતિક આંતરિક કામગીરીનું અન્વેષણ કરવા માટે ઘટના ક્ષિતિજની બહાર ડાઇવિંગ કરે છે અને અનુમાન લગાવે છે કે આકર્ષક ગુરુત્વાકર્ષણના તળિયે બિંદુઓ પર શું હોઈ શકે છે તે અનંત રીતે નાના છે. આ અઠવાડિયે હિટિંગ ધ બુક્સ અવતરણમાં, રોવેલી એસ્ટ્રોફિઝિક્સ સમુદાયને વિભાજિત કરતા વૈજ્ઞાનિક વિવાદની ચર્ચા કરે છે કે શું બધી માહિતી – જે, આપણા બ્રહ્માંડના નિયમોની અમારી વર્તમાન સમજણ દ્વારા, નાશ કરી શકાતી નથી – એકવાર કાળાની અંદર ફસાઈ ગયા પછી અનિવાર્ય દૂર થઈ જાય છે. છિદ્ર
દ્વારા અવતરિત સફેદ છિદ્ર કાર્લો રોવેલી દ્વારા. રિવરહેડ બુક્સ દ્વારા પ્રકાશિત. કૉપિરાઇટ © 2023 કાર્લો રોવેલી દ્વારા. બધા હકો અમારી પાસે રાખેલા છે.
1974 માં, સ્ટીફન હોકિંગે એક અણધારી સૈદ્ધાંતિક શોધ કરી: બ્લેક હોલ્સે ગરમીનું ઉત્સર્જન કરવું જોઈએ. આ એક ક્વોન્ટમ ટનલ અસર પણ છે, પરંતુ પ્લાન્ક સ્ટારના ઉછાળા કરતાં વધુ સરળ છે: ક્વોન્ટમ ફિઝિક્સ દ્વારા દરેક વસ્તુને પ્રદાન કરવામાં આવેલા માર્ગને કારણે ક્ષિતિજની અંદર ફસાયેલા ફોટોન છટકી જાય છે. તેઓ ક્ષિતિજની નીચે “ટનલ” બનાવે છે.
તેથી બ્લેક હોલ સ્ટોવ જેવી ગરમી બહાર કાઢે છે અને હોકિંગે તેમના તાપમાનની ગણતરી કરી. રેડિયેટેડ ગરમી ઊર્જા દૂર કરે છે. જેમ જેમ તે ઊર્જા ગુમાવે છે, તેમ તેમ બ્લેક હોલ ધીમે ધીમે તેનું દળ (દળ એ ઊર્જા છે) ગુમાવે છે અને હળવા અને નાનું બને છે. તેની ક્ષિતિજો સંકોચાઈ રહી છે. કલકલમાં આપણે કહીએ છીએ કે બ્લેક હોલ “બાષ્પીભવન” થાય છે.
ઉષ્મા ઉત્સર્જન એ ઉલટાવી ન શકાય તેવી પ્રક્રિયાઓની સૌથી લાક્ષણિકતા છે: પ્રક્રિયાઓ જે સમયની દિશામાં થાય છે અને તેને ઉલટાવી શકાતી નથી. સ્ટોવ ગરમીનું ઉત્સર્જન કરે છે અને ઠંડા ઓરડાને ગરમ કરે છે. શું તમે ક્યારેય ઠંડા રૂમની દીવાલોમાંથી ગરમી નીકળતી અને ગરમ સ્ટવમાંથી ગરમ થતી જોઈ છે? જ્યારે ગરમી ઉત્પન્ન થાય છે, ત્યારે પ્રક્રિયા ઉલટાવી ન શકાય તેવી હોય છે. હકીકતમાં, જ્યારે પણ કોઈ પ્રક્રિયા ઉલટાવી ન શકાય તેવી હોય છે, ત્યારે ગરમી ઉત્પન્ન થાય છે (અથવા કંઈક એવું જ). ઉનાળો એ અપરિવર્તનશીલતાનું પ્રતીક છે. ગરમી ભૂતકાળને ભવિષ્યથી અલગ કરે છે.
તેથી બ્લેક હોલના જીવનનું ઓછામાં ઓછું એક દેખીતી રીતે બદલી ન શકાય તેવું પાસું છે: તેની ક્ષિતિજનું ધીમે ધીમે સંકોચન.
પરંતુ, સાવચેત રહો: ક્ષિતિજના સંકોચનનો અર્થ એ નથી કે બ્લેક હોલનો આંતરિક ભાગ નાનો થઈ જાય છે. આંતરિક મોટાભાગે તે જેવું જ રહે છે, અને આંતરિક વોલ્યુમ સતત વધતું જાય છે. ક્ષિતિજ જ સંકોચાય છે. આ એક સૂક્ષ્મ બિંદુ છે જે ઘણા લોકોને મૂંઝવણમાં મૂકે છે. હોકિંગ રેડિયેશન એક એવી ઘટના છે જે મુખ્યત્વે ક્ષિતિજને ક્ષીણ કરે છે, છિદ્રના ઊંડા આંતરિક ભાગને નહીં. તેથી, ખૂબ જૂના બ્લેક હોલની વિચિત્ર ભૂમિતિ છે: એક વિશાળ આંતરિક (જે સતત વધતું રહે છે) અને એક નાનું ક્ષિતિજ (કારણ કે તે બાષ્પીભવન થઈ ગયું છે) જે તેની આસપાસ છે. જૂનું બ્લેક હોલ એ કુશળ મુરાનો ગ્લાસબ્લોઅરના હાથમાં કાચની બોટલ જેવું છે જે તેની ગરદન સાંકડી કરીને બોટલનું પ્રમાણ વધારવામાં સફળ થાય છે.
તેથી, કાળાથી સફેદ તરફ કૂદકા મારતી વખતે, બ્લેક હોલની ક્ષિતિજ અત્યંત નાની અને તેની આંતરિક વિશાળ હોઈ શકે છે. દંતકથાની જેમ વિશાળ જગ્યા ધરાવતો નાનો શેલ.
દંતકથાઓમાં આપણે નાની ઝૂંપડીઓ જોઈએ છીએ, જે દાખલ કરવાથી ખબર પડે છે કે તેમાં સેંકડો વિશાળ ઓરડાઓ છે. તે પરીકથાઓની જેમ અશક્ય લાગે છે. પણ એવું નથી. નાના ગોળામાં બંધ એક વિશાળ જગ્યા નક્કર રીતે શક્ય છે.
જો આ અમને વિચિત્ર લાગે છે, તો તે માત્ર એટલા માટે છે કે આપણે અવકાશની ભૂમિતિ સરળ છે તે વિચારથી ટેવાયેલા છીએ: આ તે છે જે આપણે શાળામાં અભ્યાસ કર્યો છે, યુક્લિડની ભૂમિતિ. પરંતુ વાસ્તવિક દુનિયામાં આવું નથી. ગુરુત્વાકર્ષણને કારણે અવકાશની ભૂમિતિ વિકૃત થાય છે. વિરૂપતા એક વિશાળ વોલ્યુમને નાના ગોળામાં બંધ કરવાની મંજૂરી આપે છે. પ્લાન્કના તારાની ગુરુત્વાકર્ષણ આટલી મોટી વિકૃતિ પેદા કરે છે.
એક કીડી જે હંમેશા મોટા, સપાટ મેદાનમાં રહેતી હોય છે ત્યારે તેને આશ્ચર્ય થશે જ્યારે તેને ખબર પડે છે કે નાના છિદ્ર દ્વારા તેની પાસે મોટા ભૂગર્ભ ગેરેજમાં પ્રવેશ છે. તે આપણા માટે બ્લેક હોલ્સ સાથે સમાન છે. અજાયબી શીખવે છે કે આપણે રીઢો વિચારો પર આંધળો વિશ્વાસ ન કરવો જોઈએ: વિશ્વ આપણી કલ્પના કરતા વધુ વિચિત્ર અને વૈવિધ્યસભર છે.
નાની ક્ષિતિજની અંદર મોટી માત્રાના અસ્તિત્વએ પણ વિજ્ઞાનની દુનિયામાં મૂંઝવણ ઊભી કરી છે. આ વિષય પર વૈજ્ઞાનિક સમુદાય વિભાજિત અને ઝઘડો છે. આ વિભાગના બાકીના ભાગમાં, હું તમને આ વિવાદ વિશે કહું છું. તે બાકીના કરતાં વધુ તકનીકી છે – જો તમે ઇચ્છો તો તેને છોડી દો – પરંતુ તે જીવંત, ચાલુ વૈજ્ઞાનિક ચર્ચાનું ચિત્ર છે.
અસંમતિ એ ચિંતા કરે છે કે તમે મોટા જથ્થાના પરંતુ નાના સપાટી વિસ્તારવાળા એકમમાં કેટલી માહિતી પેક કરી શકો છો. વૈજ્ઞાનિક સમુદાયના એક ભાગને ખાતરી છે કે ટૂંકા ક્ષિતિજવાળા બ્લેક હોલમાં માત્ર થોડી જ માહિતી હોઈ શકે છે. અન્ય અસંમત.
“માહિતી શામેલ છે” નો અર્થ શું છે?
વધુ કે ઓછા સમાન છે: શું પાંચ મોટા અને ભારે દડાવાળા બોક્સમાં કે વીસ નાના માર્બલવાળા બોક્સમાં વધુ વસ્તુઓ છે? જવાબ “વધુ વસ્તુઓ” દ્વારા તમે શું કહેવા માગો છો તેના પર આધાર રાખે છે. પાંચ દડા મોટા છે અને વધુ વજન ધરાવે છે, તેથી પ્રથમ બોક્સમાં વધુ દ્રવ્ય, વધુ દ્રવ્ય, વધુ ઊર્જા, વધુ સામગ્રી છે. આ અર્થમાં બોલના બોક્સમાં “વધુ વસ્તુઓ” છે.
પરંતુ આરસની સંખ્યા બોલની સંખ્યા કરતા વધુ છે. આ અર્થમાં, આરસના બૉક્સમાં “વધુ વસ્તુઓ,” વધુ વિગતો છે. જો આપણે સિગ્નલ મોકલવા માંગતા હોય, તો દરેક માર્બલ અથવા દરેક બોલને સમાન રંગ આપીને, અમે માર્બલ સાથે વધુ સિગ્નલો, વધુ રંગો, વધુ માહિતી મોકલી શકીએ છીએ, કારણ કે તેમાં વધુ છે. વધુ સ્પષ્ટ રીતે: આરસનું વર્ણન કરવા માટે દડાઓનું વર્ણન કરતાં વધુ માહિતીની જરૂર છે, કારણ કે તેમાં વધુ છે. ટેકનિકલ દ્રષ્ટિએ, બોલના બોક્સમાં વધુ સામગ્રી છે ઊર્જાજ્યારે માર્બલના બોક્સમાં વધુ હોય છે માહિતી,
એક જૂનું બ્લેક હોલ, જે મોટાભાગે બાષ્પીભવન થઈ ગયું છે, તેમાં ઘણી ઓછી ઉર્જા છે, કારણ કે હોકિંગ રેડિયેશન દ્વારા ઉર્જા દૂર કરવામાં આવી છે. તેની મોટાભાગની ઉર્જા ખોવાઈ ગયા પછી પણ તેમાં વધુ માહિતી હોઈ શકે છે? આ તે છે જ્યાં લડાઈ છે.
મારા કેટલાક સાથીદારોએ પોતાને ખાતરી આપી કે નાની સપાટી હેઠળ ઘણી બધી માહિતી છુપાવવી શક્ય નથી. એટલે કે, તેઓ માને છે કે જ્યારે મોટાભાગની ઊર્જા જતી રહે છે અને ક્ષિતિજ રદબાતલ થઈ જાય છે, ત્યારે માત્ર થોડી જ માહિતી અંદર રહી શકે છે.
વૈજ્ઞાનિક સમુદાયનો બીજો ભાગ (જેનો હું સંબંધ રાખું છું) તેનાથી વિરુદ્ધ માને છે. બ્લેક હોલમાં સમાવિષ્ટ માહિતીનો જથ્થો – ભલે તેમાંથી મોટા ભાગનું બાષ્પીભવન થઈ ગયું હોય – હજુ પણ વિશાળ હોઈ શકે છે. દરેક પક્ષને ખાતરી છે કે બીજી ભટકી ગઈ છે.
વિજ્ઞાનના ઇતિહાસમાં આ પ્રકારનો મતભેદ સામાન્ય છે; કોઈ એમ કહી શકે કે તેઓ શિસ્તનું મીઠું છે. તેઓ લાંબા સમય સુધી ટકી શકે છે. વિજ્ઞાનીઓ ભાગલા પાડે છે, ઝઘડો કરે છે, બૂમો પાડે છે, લડે છે, ઝપાઝપી કરે છે, એકબીજાના ગળા પર કૂદી પડે છે. પછી, ધીમે ધીમે, સ્પષ્ટતા ઉભરી. કેટલાક અંત સાચા છે, કેટલાક ખોટા છે.
ઉદાહરણ તરીકે, ઓગણીસમી સદીના અંતમાં, ભૌતિકશાસ્ત્રનું વિશ્વ બે ઉગ્ર જૂથોમાં વહેંચાયેલું હતું. આમાંથી એક, માકને અનુસરીને, વિચાર્યું કે અણુઓ માત્ર અનુકૂળ ગાણિતિક કાલ્પનિક છે; અન્ય લોકોએ બોલ્ટ્ઝમેનને એવું માનીને અનુસર્યા કે અણુઓ ખરેખર અસ્તિત્વમાં છે. દલીલો ઉગ્ર હતી. અર્ન્સ્ટ મેક એક મહાન માણસ હતો, પરંતુ બોલ્ટ્ઝમેન સાચો સાબિત થયો હતો. આજે આપણે માઈક્રોસ્કોપ દ્વારા પણ અણુઓ જોઈએ છીએ.
મને લાગે છે કે મારા સાથીદારો કે જેમને ખાતરી છે કે ટૂંકા ક્ષિતિજમાં માત્ર થોડી માત્રામાં માહિતી હોઈ શકે છે, તેઓએ ગંભીર ભૂલ કરી છે, ભલે પ્રથમ નજરમાં તેમની દલીલો નક્કર લાગે. ચાલો આ પર એક નજર કરીએ.
પ્રથમ દલીલ એ છે કે ઑબ્જેક્ટની ઊર્જા અને તેના તાપમાન વચ્ચેના સંબંધથી શરૂ કરીને, કેટલા પ્રાથમિક ઘટકો (ઉદાહરણ તરીકે, કેટલા અણુઓ) પદાર્થ બનાવે છે તેની ગણતરી કરવી શક્ય છે. આપણે બ્લેક હોલની ઊર્જા (આ તેનું દળ છે) અને તેનું તાપમાન (હોકિંગ દ્વારા ગણવામાં આવે છે) જાણીએ છીએ, તેથી આપણે ગણિત કરી શકીએ છીએ. પરિણામ સૂચવે છે કે ક્ષિતિજ જેટલું નાનું છે, તેના પ્રાથમિક ઘટકો ઓછા છે.
બીજી દલીલ એ છે કે સ્પષ્ટ ગણતરીઓ છે જે ક્વોન્ટમ ગુરુત્વાકર્ષણ – સ્ટ્રિંગ થિયરી અને લૂપ થિયરીના બંને સૌથી વધુ અભ્યાસ કરાયેલ સિદ્ધાંતોનો ઉપયોગ કરીને, આ પ્રાથમિક ઘટકોને સીધી રીતે ગણવાની મંજૂરી આપે છે. બંને આર્કાઇવલ થિયરીઓએ 1996 માં એકબીજાના મહિનાઓમાં આ ગણતરી પૂર્ણ કરી. બંને માટે, પ્રાથમિક ઘટકોની સંખ્યા નાની થઈ જાય છે કારણ કે ક્ષિતિજ ટૂંકી થાય છે.
આ મજબૂત દલીલો લાગે છે. આ દલીલોના આધારે, ઘણા ભૌતિકશાસ્ત્રીઓએ “ડોગ્મા” સ્વીકાર્યું છે (જેમ કે તેઓ તેને પોતાને કહે છે): નાની સપાટીમાં સમાવિષ્ટ પ્રાથમિક ઘટકોની સંખ્યા આવશ્યકપણે ઓછી છે. નાની ક્ષિતિજની અંદર માત્ર થોડી માત્રામાં માહિતી હોઈ શકે છે. જો આ “ડોગ્મા” માટેના પુરાવા એટલા મજબૂત છે, તો ભૂલ ક્યાં છે?
આ એ હકીકતમાં રહેલું છે કે બંને દલીલો બ્લેક હોલના તે ઘટકોનો જ ઉલ્લેખ કરે છે જે બહારથી શોધી શકાય છે, જ્યાં સુધી બ્લેક હોલ જેમ છે તેમ રહે છે. અને આ ફક્ત ઘટકો છે જે ક્ષિતિજ પર રહે છે. બીજા શબ્દોમાં કહીએ તો, બંને દલીલો અવગણે છે કે મોટા આંતરિક વોલ્યુમમાં ઘટકો હોઈ શકે છે. આ દલીલો એવા વ્યક્તિના પરિપ્રેક્ષ્યમાંથી ઘડવામાં આવે છે જે બ્લેક હોલથી દૂર રહે છે, અંદર જોતો નથી અને માને છે કે બ્લેક હોલ હંમેશા એક જ રહેશે. જો બ્લેક હોલ હંમેશા આ રીતે રહે છે – યાદ રાખો – જે લોકો તેનાથી દૂર છે તે ફક્ત તે જ જોશે કે ત્યાં શું છે અથવા ક્ષિતિજ પર શું છે. એવું લાગે છે કે તેમના માટે કોઈ આંતરિક અસ્તિત્વ નથી. તેમને માટે,
પરંતુ આંતરિક ત્યાં છે! અને જેઓ (અમારા જેવા) અંદર પ્રવેશવાની હિંમત કરે છે તેમના માટે જ નહીં, પણ જેઓ અંદર ફસાયેલા છે તેને બહાર આવવા દેતા કાળી ક્ષિતિજ સફેદ થવાની રાહ જોવાની ધીરજ ધરાવે છે. બીજા શબ્દોમાં કહીએ તો, કલ્પના કરવી કે સ્ટ્રિંગ થિયરી અથવા લૂપ થિયરી દ્વારા આપવામાં આવેલ બ્લેક હોલ ઘટકોની સંખ્યાની ગણતરી પૂર્ણ છે તે ફિન્કેલસ્ટીનના 1958ના લેખને ધ્યાનમાં લેવામાં નિષ્ફળ રહ્યું છે. બહારથી બ્લેક હોલનું વર્ણન અધૂરું છે.
લૂપ ક્વોન્ટમ ગુરુત્વાકર્ષણ ગણતરી છતી કરે છે: ક્ષિતિજ પર અવકાશના ક્વોન્ટાની સંખ્યાની ગણતરી કરીને ઘટકોની સંખ્યાની ચોક્કસ ગણતરી કરવામાં આવે છે. પરંતુ સ્ટ્રિંગ થિયરી ગણતરી, નજીકથી નિરીક્ષણ પર, તે જ કરે છે: તે ધારે છે કે બ્લેક હોલ સ્થિર છે, અને તે દૂરથી અવલોકન કરાયેલા પર આધારિત છે. આ, પૂર્વધારણા મુજબ, અંદર શું છે અને છિદ્ર બાષ્પીભવન થયા પછી દૂરથી શું જોવામાં આવશે તેની અવગણના કરે છે – જ્યારે તે લાંબા સમય સુધી સ્થિર નથી.
મને લાગે છે કે મારા કેટલાક સાથીદારો અધીરાઈને કારણે ભૂલો કરે છે (તેઓ ઇચ્છે છે કે બાષ્પીભવન સમાપ્ત થાય તે પહેલાં બધું જ ઉકેલાઈ જાય, જ્યાં ક્વોન્ટમ ગુરુત્વાકર્ષણ અનિવાર્ય બને છે) અને કારણ કે તેઓ એ ધ્યાનમાં લેવાનું ભૂલી જાય છે કે તરત જ જોઈ શકાય છે તેનાથી આગળ – બે ભૂલો આપણે ઘણી વાર કરીએ છીએ. જીવનમાં બનાવો.
અંધવિશ્વાસના અનુયાયીઓ પોતાને એક સમસ્યામાં શોધે છે. તેઓ તેને “બ્લેક હોલ માહિતી વિરોધાભાસ” કહે છે. તેઓને ખાતરી છે કે બાષ્પીભવન થતા બ્લેક હોલની અંદર હવે કોઈ માહિતી નથી. હવે, બ્લેક હોલમાં પડેલી દરેક વસ્તુ માહિતી ધરાવે છે. તેથી મોટી માત્રામાં માહિતી છિદ્રમાં પ્રવેશી શકે છે. માહિતી અદૃશ્ય થઈ શકતી નથી. તે ક્યાં જાય છે?
વિરોધાભાસને ઉકેલવા માટે, અંધવિશ્વાસના ભક્તો કલ્પના કરે છે કે માહિતી રહસ્યમય અને બેરોક રીતે છિદ્રમાંથી છટકી જાય છે, કદાચ હોકિંગ રેડિયેશનના સ્તરોમાં, જેમ યુલિસિસ અને તેના સાથી ઘેટાંની નીચે છુપાઈને સાયક્લોપ્સની ગુફામાંથી છટકી જાય છે. અથવા તેઓ અનુમાન કરે છે કે બ્લેક હોલનો આંતરિક ભાગ કાલ્પનિક અદ્રશ્ય ચેનલો દ્વારા બહારથી જોડાયેલ છે. , , અનિવાર્યપણે, મુશ્કેલીમાં રહેલા તમામ કટ્ટરપંથીઓની જેમ, તેઓ સ્ટ્રોને પકડે છે, કટ્ટરતાને બચાવવા માટે ચપળ રીતો શોધી રહ્યા છે.
પરંતુ જે માહિતી ક્ષિતિજમાં પ્રવેશે છે તે કોઈ રહસ્યમય, જાદુઈ રીતે છટકી શકતી નથી. ક્ષિતિજ કાળા ક્ષિતિજમાંથી સફેદ ક્ષિતિજમાં બદલાય પછી જ તે બહાર આવે છે.
તેમના છેલ્લા વર્ષોમાં, સ્ટીફન હોકિંગ કહેતા હતા કે જીવનના બ્લેક હોલ્સથી ડરવાની જરૂર નથી: વહેલા કે પછી, તેમાંથી બહાર નીકળવાનો માર્ગ મળી જશે. ત્યાં છે – બાળકના સફેદ છિદ્ર દ્વારા.
આ લેખ મૂળરૂપે Engadget પર https://www.engadget.com/hitting-the-books-white-hols-carlo-romello-riverhead-153058062.html?src=rss પર દેખાયો હતો.