لقد خدع التناقض بين الثقوب السوداء لستيفن هوكينغ العلماء لمدة نصف قرن وأثار التساؤل عن القوانين الأساسية للفيزياء. الآن يدعي العلماء أن الثقوب السوداء ربما تكون قد حلت مشكلة سيئة السمعة من خلال إظهار أن لها خاصية تسمى “الشعر الكمي”.

إذا كان هذا صحيحًا ، فإن هذا يشير إلى اختراق كبير في الفيزياء النظرية.

قال كزافييه كالميت ، الأستاذ في جامعة ساسكس الذي قاد المهمة ، إنه بعد عقد من العمل في الرياضيات وراء هذه المشكلة ، حقق فريقه تقدمًا سريعًا العام الماضي ، مما منحهم الأمل في أنهم قد تغلبوا عليها أخيرًا.

قال كالميت: “كان هناك شعور عام في المجتمع العلمي أن هناك حاجة إلى نقلة نوعية كبيرة في الفيزياء لحل هذا التناقض ، وإجبار حركية الكم أو النسبية العامة على إعادة بنائها”. “ما وجدناه – أعتقد أنه مثير بشكل خاص – ليس ضروريًا.”

تقلل مفارقة هوكينغ مما يلي: تزعم قوانين فيزياء الكم أن المعلومات محمية. الثقوب السوداء هذا القانون يمثل تحديًا لأنه بمجرد دخول جسم ما إلى الثقب الأسود ، فإنه يختفي نهائيًا – إلى جانب أي معلومات مشفرة فيه. لقد أدرك هوكينج هذه المفارقة وكان يربك العلماء لعقود.

هناك عدد من الحلول المقترحة ، بما في ذلك “نظرية الجدار الناري” التي تفترض أن المعلومات تحترق قبل دخول الثقب الأسود ، و “نظرية الكرة الأحفورية” بأن الثقوب السوداء لها حدود غامضة ، والفروع الجذابة المتنوعة لنظرية الأوتار. . لكن معظم هذه المقترحات أعادت كتابة ركيزتي الفيزياء الحديثة ، قوانين ميكانيكا الكم أو نظرية الجاذبية لأينشتاين.

في المقابل ، تدعي نظرية الشعر الكمومي أنها تحل التناقض باستخدام صيغة رياضية جديدة لتقليص الفجوة بين النسبية العامة وميكانيكا الكم.

يمكن النظر إلى الثقوب السوداء على أنها أجسام بسيطة بشكل مدهش ، لا يتم تعريفها إلا من خلال كتلتها وسرعتها الدورانية ، وهو اعتراف بالاسم بناءً على الفيزياء التقليدية. أطلق على التنبؤ بالثقوب السوداء الصلعاء عديمة الملامح لقب “نظرية عدم الشعر” منذ السبعينيات.

يعتقد كالميت وزملاؤه أن الثقب الأسود شديد التعقيد أو كثيف الشعر. يقترحون أنه بمجرد انهيار الجسم في ثقب أسود ، فإنه يترك علامة باهتة في مجال الجاذبية الخاص به. يشير الملصق إلى هذا باسم “الشعر الكمي” ويدعي المؤلفون أنه يوفر آلية لحماية المعلومات أثناء انهيار الثقب الأسود. وفقًا لهذه النظرية ، يوجد ثقبان أسودان لهما نفس الكتلة وأنصاف الأقطار ، ولكن لهما هياكل داخلية مختلفة ، لديهما اختلافات دقيقة جدًا في مجالات الجاذبية الخاصة بهما.

“حلنا لا يتطلب أي تكهنات. بدلاً من ذلك ، يوضح بحثنا أنه يمكن استخدام كلتا النظريتين لإجراء حسابات ثابتة للثقوب السوداء وشرح كيفية تخزين المعلومات دون الحاجة إلى فيزياء جديدة جادة “.

لا توجد طريقة واضحة لاختبار النظرية باستخدام الملاحظات الفلكية – تقلبات الجاذبية صغيرة بما لا يقاس. لكن هذه النظرية تخضع لتدقيق شديد من قبل المجتمع النظري.

وصف توبي وايزمان ، الفيزيائي النظري في إمبريال كوليدج لندن ، المقال بأنه “عمل جيد” لكنه لم يعتقد أنه حسم جدلاً دام عقودًا.

الأهم من ذلك ، اقترحت الورقة أنه قد يكون من الممكن الحصول على بعض المعلومات الإضافية حول ما يوجد داخل الثقب الأسود – لكن هذه الظاهرة لا تشير صراحةً إلى أنها ربما تكون قد ساهمت في اكتمال المعلومات المفقودة. قال: “لم يحضرا ، وكانت هذه هي النقطة الأساسية في التناقض”.

قال “شعوري أنك بحاجة إلى فهم كامل لكيفية اتحاد ميكانيكا الكم والجاذبية لحل هذا التناقض حقًا”. “إنهم ينظرون إلى الإصلاحات الطفيفة ، لكن ليس المزيج الكامل من الاثنين.”

قال كولميت: “عندما يكون لديك مطالبة كبيرة ، عليك أن تدعمها. يستغرق الأمر بعض الوقت حتى يقبل الناس ذلك تمامًا. لقد ظل الصراع قائمًا منذ فترة طويلة وكان لديك بعض من أشهر الأشخاص في العالم الذين كانوا يفعلون هذا منذ سنوات.

نُشرت مراجعة الفيزياء الإبداعية هذه في مجلة Magazine.