کشف روشی برای بازیابی اطلاعات از درون سیاه‌چاله‌ها

بر اساس تئوری سیاه چاله‌ها؛ جاذبه یک سیاه‌چاله به‌اندازه‌ای قدرتمند است که حتی نور نمی‌تواند از آن بگریزد و بالطبع ذرات کوانتومی که جذب آن می‌شوند نیز کاملا غیرقابل‌ بازیابی هستند و به دست آوردن هرگونه اطلاعاتی در مورد آن‌ها غیرممکن است. این مسئله هرگونه پیش‌بینی در مورد سیر تکاملی و چرخه حیات سیاه‌چاله و داشتن اطلاعاتی دقیق در مورد آنچه که در درون آن می‌گذرد را به امری محال تبدیل می‌کند.

از طرف دیگر بر اساس تئوری فیزیک کوانتوم، اطلاعات فیزیکی در مورد کیهان هیچ‌وقت به‌طور کامل از بین نمی‌روند و حتی قدرت غیرقابل‌تصور سیاه‌چاله نیز قادر به این کار نیست. سؤال اینجاست که این اطلاعات را که در واقع راهی برای شناسایی دقیق سیاه‌چاله هستند، چگونه می‌توان بازیابی کرد.

به اعتقاد محققان موسسه فناوری کالیفرنیا (کل‌تک)، با استفاده از روشی مشابه دورنوردی کوانتومی، می‌توان اطلاعات مربوط به یک بیت کوانتومی (کیوبیت) را بازیابی کرد. یک کیوبیت حامل اطلاعات زیادی نیست ولی بازیابی آن شروعی مطمئن برای کشف رمز سیاه‌چاله محسوب می‌شود. داشتن اطلاعات دقیق حتی در قالب یک کیوبیت، می‌تواند یک مقدار ثابت قابل‌اطمینان و راهی برای افزایش اعتبار اندازه‌گیری‌ها و مشاهداتی باشد که تاکنون روی سیاه‌چاله انجام شده‌اند.

یافته‌های محققان کل‌تک بر پایه‌ی نظریه‌ی استیون هاوکینگ مشهور به تئوری تابش سیاه‌چاله استوار شده است. بر اساس این نظریه یک سیاه‌چاله همزمان با بزرگ شدن، تشعشعاتی منتشر می‌کند که تا پیش‌ازاین گمان می‌رفت صرفا حرارت هستند؛ ولی به نظر محققان کل‌تک ممکن است این تشعشعات حاوی اطلاعاتی در مورد محتویات سیاه‌چاله نیز باشند.

بر اساس این فرضیه‌ی جدید، مشخصات هر ذره‌ای که توسط سیاه‌چاله جذب شده است را می‌توان به‌وسیله‌ی ذره‌ی متناظر که در قالب تشعشعات از سمت دیگر افق رویداد (محدوده اثر جاذبه‌ی سیاه‌چاله) خارج می‌شود، اندازه‌گیری کرد.

آدرین چو یک از اعضای گروه تحقیقاتی کل‌تک این فرضیه را بدین شکل توضیح می‌دهد:

یک سناریوی دورنوردی کوانتومی را در نظر بگیرید که برای دو ذره به نام‌های A و B اتفاق می‌افتد. الکترون‌های این دو ذره می‌توانند حالت کوانتومی چرخشی رو به بالا، پایین یا هردو جهت داشته باشند و A می‌خواهد حالت کوانتومی الکترون‌های خود را به B منتقل کند. این کار بدون دخالت یک نیروی دیگر عملا غیرممکن است چرا که تغییر ریتم حالت کوانتومی هر ذره باعث متلاشی شدن آن می‌شود و به‌این‌ترتیب انتقال حالت کوانتومی غیرممکن خواهد بود.
در این مرحله ایده‌ی درهم‌تنیدگی کوانتومی مطرح می‌شود که بر اساس آن، در وضعیتی که A, B به هم متصل شده‌اند (برای این وضعیت یکی از آن‌ها باید حالت کوانتومی چرخشی روبه بالا و دیگری حالت رو به پایین داشته باشد)، یک جفت الکترون مشترک (درهم‌تنیده) اضافه دارند. در این وضعیت، A حالت کوانتومی دو الکترون غیرمشترک خود را به دو الکترون مشترک منتقل می‌کند. در مرحله بعد حالت کوانتومی دو الکترون مشترک به تمام الکترون‌های غیرمشترک B تعمیم پیدا کرده و به‌این‌ترتیب بدون فروپاشی، ذره A حالت کوانتومی خود را به ذره B منتقل می‌کند.
هدف از استناد به تئوری‌های پیچیده‌ی فیزیک کوانتوم در این فرضیه، صرفا تحقیق در مورد یک ذره از دیدگاهی مشخص و کنترل‌شده برای کسب اطلاعات در مورد ذره‌ی متناظر و مرتبط با آن است. به اعتقاد دانشمندان کل‌تک؛ با در اختیار گرفتن و مطالعه‌ی ذره B در خارج از سیاه‌چاله، فرصت مطالعه‌ی دقیق و قابل‌اطمینان در مورد ذره‌ی A در داخل سیاه‌چاله فراهم می‌شود.

در حال حاضر نتیجه‌ی تحقیقات مذکور صرفا فرضیه‌ای دیگر در میان انبوه فعالیت‌های تحقیقاتی در مورد سیاه‌چاله است و هنوز باید با سیلی از انتقادهای تخصصی مقابله کند؛ ولی بدون تردید می‌تواند بستری مطمئن برای کمک به فهم بیشتر کارکرد سیاه‌چاله فراهم کند.

آیدان چتوین-دیویس، سرپرست تحقیقات در این مورد می‌گوید:

امکان بقا و دست‌نخورده ماندن اطلاعات سیاه‌چاله در میان انبوهی از تشعشعات سیاه‌چاله‌ای هاوکینگ وجود دارد. هر چند جدا کردن آن‌ها از تشعشعات حرارتی و دست‌یابی به اطلاعاتی واضح و قابل استناد بسیار سخت است. با مهیا کردن شرایطی بسیار خاص و نادر، می‌توان یک کیوبیت را به درون سیاه‌چاله پرتاب کرد و با بازیابی کیوبیت متناظر، اطلاعات حمل شده توسط آن را موردمطالعه قرار داد.

شناسایی نزدیک‌ترین سیاره‌‌ به کره‌ی زمین که احتمال زیست‌پذیری دارد کل جهان شناخته شده را در این نقشه زیبا تماشا کنید