راه نماهای تاریک

سیاهچاله‌ها از اسرارآمیزترین و جنجال‌برانگیز‌ترین موضوعات برای فیزیک‌پیشه‌ها و ستاره‌شناس‌ها هستند.
سیاهچاله‌ها در ابتدا به صورت نظری و به اصطلاح روی کاغذ کشف شدند و تا به امروز که تعدادی از آنها رصد شده‌اند از بزرگترین چالش‌ها برای دانش بشر بوده‌اند.
تاثیری که سیاهچاله‌ها در جهان‌بینی ما دارد شگرف و در مقایسه با تاثیری که مطالعه سایر اجرام آسمانی بر بینش ما می‌گذارد کاملا منحصربه‌فرد است.
یک نظریه فیزیکی که سیاهچاله‌ها را در بر بگیرد لاجرم تمامی دانش ما از اصول بنیادینی که طبیعت بر پایه آنها استوار است را به کار گرفته و به چالش می‌کشد. حس کنجکاوی درباره سیاهچاله‌ها مدت‌هاست که از دانشکده‌های فیزیک و ستاره‌شناسی به بیرون رخنه کرده است و این موجودات اسرارآمیز و مخوف به مدد داستان‌های علمی- تخیلی و فیلم‌های سینمایی شهرتی افسانه‌ای یافته‌اند.
شهرتی که دیگر اجرام آسمانی مثل «سحابی‌ها» یا «کوتوله‌های سفید» کاملا از آن بی‌بهره‌اند. افسانه‌ها منشا الهام و اسباب سرگرمی هستند اما فلسفه‌پردازی‌ها و نتیجه‌گیری‌های اخلاقی که گاهی بر پایه این افسانه‌ها ساخته و پرداخته می‌شوند عموما از بنیاد نادرست و گمراه‌کننده‌اند.
به نظر نویسنده توضیح آخرین یافته‌های پژوهشگران یک حوزه دانش به شکل دقیق و بی‌پیرایه برای دیگران، البته اگر شدنی باشد، بسیار مفید است.
چرا که از یک‌سو، سواد عمومی جامعه را بالا می‌برد و از سوی دیگر، چون بر این باورم که همه پژوهش بشر در واقع پرداختن به اجزا و جلوه‌های یک کل است، چنین گفتمانی آهنگ تبدیل نادانسته‌ها به دانسته‌ها را در تمامی عرصه‌ها افزایش می‌دهد.
مطالبی که در پی می‌آید یک مرور تقریبا کلی از همه آن چیزی است که به سیاهچاله‌ها مربوط می‌شود. اولویت من در نگارش این متن، درستی آن است.
آنجا که به جبر تسلط اندکم به موضوع یا ناتوانی‌ام در نگارش شیوا، نتوانسته‌ام مطلب صحیح را به زبان ساده بگویم از گفتن آن خودداری کرده‌ام. از این‌رو شکاف‌هایی در مطلب وجود دارد که امیدوارم خواننده گرامی بر من ببخشد.
همچنین از همه آنهایی که مطلب را بهتر می‌دانند و می‌توانستند بهتر ارائه کنند، پوزش می‌طلبم. از سامان مقیمی و مریم جعفراقدمی به خاطر نظرات‌شان که به اصلاح و ویراستگی مطلب منجر شد تشکر می‌کنم.
● پایان یک ستاره
سیاهچاله‌ها آخرین مرحله از زندگی ستاره‌هایی هستند که جرمشان از سه برابر جرم خورشید بیشتر است. زمانی که سوخت هسته‌ای یک ستاره به پایان می‌رسد ذرات گاز سازنده آن در گرانش ستاره، یعنی تحت تاثیر نیروی جاذبه‌اش، به سمت مرکز آن سقوط می‌کنند و ستاره کوچک و کوچک‌تر می‌شود.
همان طور که الان اگر شما آن چیزی را که احتمالا در دست دارید رها کنید به پایین یعنی به سمت مرکز کره زمین خواهد افتاد. در ستاره‌ای که می‌سوزد فشار گاز داغ از انقباض بیش از حد آن جلوگیری می‌کند هرچند آن موقع هم گرانش ستاره همه چیز را به درون و به سمت مرکز ستاره می‌کشاند.
وقتی که سوخت ستاره تمام می‌شود دیگر چیزی جلوی انقباض آن را نمی‌گیرد و ستاره کاملا منقبض می‌شود. این اتفاق که به اصطلاح به آن «رمبش ستاره» می‌گویند حتی ممکن است نهایتا به فروپاشی کامل ساختمان مادی ستاره منجر شود.
وقتی که ذرات گاز سازنده ستاره خیلی به هم نزدیک شوند، نیروهایی بینشان پدیدار می‌شود که با آن که همیشه وجود دارند اما ما در زندگی روزمره‌مان اصلا آنها را احساس نمی‌کنیم و حتی در محاسبات‌مان برای مطالعه ستاره‌های سوزان آنها را در نظر نمی‌گیریم اما به هر حال این نیروها همان نیروهایی هستند که ساختار ماده به شکل متعارف آن را سر پا نگاه داشته‌اند و درست مثل ملات بنایی که از در هم ریختن یک ساختمان جلوگیری می‌کند، مسوول برپایی کل این ساختمان هستی هستند.
اگر جرم ستاره‌ای از سه برابر جرم خورشید کم‌تر باشد این نیروها در مرحله‌ای بر گرانش ستاره می‌چربند و جلوی انقباض بیش از حد آن را می‌گیرند و به این ترتیب ساختمان مادی آن را پیش از فروپاشی کامل به نحوی حفظ می‌کند.
حال بر حسب اینکه جرم ستاره چقدر باشد، آن نیرویی که جلوی رمبش ستاره را می‌گیرد فرق می‌کند. به این ترتیب بسته به جرم ستاره، سرنوشت‌های متفاوتی می‌تواند برای آن رقم بخورد.
یک ستاره سبک ممکن است بازنشستگی ابدی‌اش را به شکل یک «کوتوله سفید» با تلألویی مهتابی رنگ یا به شکل یک «ستاره نوترونی» که چگال و تاریک است بگذراند. اما اگر جرم ستاره از سه برابر جرم خورشید بیشتر باشد چیزی حریف گرانش نخواهد شد.
ستاره کاملا می‌رمبد و ساختمان مادی ستاره کاملا فرومی‌پاشد. ستاره برای همیشه در خود فرو می‌ریزد بی‌آنکه بشود پایانی برای این فرآیند در نظر گرفت.
● افق رویداد
این حرف شاید کمی عجیب و بی‌معنا به نظر برسد اما این به هر حال موضوعی نیست که ما بخواهیم برای آن نگران باشیم و بر سر آن جدل کنیم؛ دلیلش هم این است که سیاهچاله در بدو شکل‌گیری در حجابی پوشیده می‌شود که به اصطلاح «افق رویداد» نام دارد.
افق رویداد در عمل مرز سیاهچاله را معلوم می‌کند، مرزی بین آنچه که ما می‌بینیم و آنچه که برای همیشه از دید ما پنهان شده است. هیچ چیز حتی نور هم از درون افق رویداد به بیرون درز نمی‌کند.
شعاع افق رویداد یک سیاهچاله تابعی از جرم آن است.برای مثال اگر قرار بود سیاهچاله‌ای به جرم زمین وجود داشته باشد آن وقت شعاع افق رویدادش تنها چند میلیمتر می‌بود حال آنکه شعاع افق رویداد سیاهچاله‌ای به جرم سه برابر خورشید که یک میلیون بار سنگین‌‌تر از زمین است چند کیلومتر است.
برای آنکه این اعداد بهتر احساس شوند، یادآوری می‌کنم که شعاع کره‌زمین نزدیک به ۶۴۰۰ کیلومتر است. اگر کسی بخواهد زمین را به یک سیاهچاله تبدیل کند باید آن را چنان منقبض کند که تمامش در کره‌ای چند میلیمتری یعنی به اندازه یک دانه برنج جا بگیرد!
جاذبه سیاهچاله‌ها زیاد است زیرا، همان‌طور که پیش‌تر گفته شد، جرم‌شان دست‌کم سه برابر جرم خورشید است، خورشیدی که دست‌کم ۹ سیاره را در مدارش نگاه داشته است و بیشتر از پنج ساعت طول می‌کشد تا نورش به دورترین‌شان یعنی سیاره پلوتو برسد.
سیاهچاله‌ها با گرانش قوی خود ماده اطراف‌شان را به درون خود جذب می‌کنند و با این کار سنگین‌تر و در نتیجه حریص‌تر می‌شوند.
به علاوه افق رویدادشان پیش‌تر می‌آید و بخش بیشتری از پیرامون خود را در حجاب تیره خود می‌پوشانند. با گسترش افق رویداد، سیاهچاله نیرومندتر و حریص‌تر، قلمرو تاریکی را می‌گستراند تا آنجا که هر چه در پیرامونش باشد را ببلعد. اما سیاهچاله پس از آن هم آرام نخواهد داشت.
● تابش هاوکینگ
سال‌ها پس از آنکه سیاهچاله‌ها از لابه‌لای معادلات نسبیت عام اینشتین سر برآوردند، معلوم شد که آنها طی فرآیندی که به تابش هاوکینگ معروف است خواهی‌نخواهی بخار می‌شوند.
در ابتدای کشف سیاهچاله‌ها تصور عمومی بر این بود که این اجرام آسمانی بالای زنجیره غذایی کیهانی نشسته‌اند و کمینگاه‌های ابدی و گریزناپذیری خواهند بود.
اما از زمانی که استفن هاوکینگ با افزودن نظریه «میدان‌های کوانتومی» به نظریه «نسبیت عام اینشتین»، تابش هاوکینگ را کشف کرد معلوم شد که سیاهچاله‌ها هم مثل آب داغ بخار می‌شوند و اگر از جایی تغذیه نشوند به تدریج از بین می‌روند.
البته یک تفاوت اساسی بین فرآیند تبخیر یک سیاهچاله با فرآیند تبخیر آب وجود دارد. ظرف آب هر چه بماند خنک‌تر می‌شود و در نتیجه آب آن به‌تدریج آهسته‌تر بخار می‌شود اما دمای سیاهچاله با کاهش جرمش افزایش می‌یابد و یک سیاهچاله که تغذیه نشود همزمان با بخار شدنش، مرتب داغ‌تر می‌شود و بالطبع تندتر بخار می‌شود.
هرچند این خبر اصولا می‌توانست خبر امیدوارکننده‌ای باشد اما در واقع آنها که برای آسایش‌شان به امید مرگ سیاهچاله‌ها نشسته‌اند باید خیلی صبور باشند، صبری که ممکن است بسیار بیشتر از عمر تمامی کیهان به طول انجامد.
به عنوان مثال عمر یک سیاهچاله منزوی که تنها ۳۰ مرتبه از خورشید سنگین‌تر باشد حدود ۱۰ به توان ۶۰ بار از سن امروز عالم بیشتر خواهد بود. این محاسبات البته کاملا به مفروضات ما درباره هندسه دنیا بستگی دارد. اگر هندسه دنیا جور دیگری باشد قطعا باید در نتیجه محاسباتمان تجدیدنظر کنیم.
● جهان چند بعدی
در واقع ممکن است هندسه دنیا آن طوری که به نظر ما می‌رسد، نباشد. یک مورچه که توی یک قوطی کفش در بسته به این طرف و آن طرف می‌رود، می‌تواند وقتی که به دیواره قوطی می‌رسد راست از آن بالا برود. بعد هم که به سقف رسید به همان سادگی روی آن قدم بزند.
از نظر او، راه مستقیم است و فقط مجبور شده یک جاهایی کمی کمرش را خم کند. از نظر او قوطی کفش یک صفحه تخت است که اگر رویش مستقیم راه بروی دوباره به جای اولت برمی‌گردی.
اما ما می‌دانیم که در واقع او داخل یک قوطی کفش با چهار دیواره و یک سقف است و در مسیر حرکتش گاهی از دیواره بالا رفته و گاهی هم روی سقف سر و ته شده است.
جهان قوطی کفش برای مورچه، یک جهان دو بعدی است. اما از نظر ما ابعاد دنیا سه‌تاست، منتها مورچه بیچاره به دو تایش چسبیده است و راهی به سومی ندارد.
البته ممکن است اصرار داشته باشید که بگویید دنیا چهار بعدی است که یکی از آن چهار بعد، زمان است.اگر این طور بگوییم، باید دنیای مورچه ساکن قوطی کفش را هم سه‌بعدی بگیریم، یعنی یک صفحه دو بعدی به اضافه بعد زمان.
یکی از تفاوت‌های ابعاد فضایی با بعد زمان در این است که ما می‌توانیم در هر سه راستای فضایی یعنی در جهات چپ-راست، عقب-جلو و بالا-پایین، هر چقدر که خواستیم به این طرف و آن طرف برویم اما هیچ‌کسی تجربه‌ای از عقب رفتن در زمان ندارد و متاسفانه یا خوشبختانه فقط می‌توانیم در امتداد آن به جلو برویم.
مثلا شما از ابتدای خواندن این مطلب تا این لحظه چند دقیقه‌ای در امتداد زمان به پیش آمده‌اید اما حالا نمی‌توانید تصمیم بگیرید که ۱۰ دقیقه به عقب بروید و کار دیگری را شروع کنید.
ممکن است تعداد ابعاد دنیا بیش از آن چیزی باشد که به چشم ما می‌آید. در واقع دلایل نظری فراوانی وجود دارد که باور کنیم جهان بیشتر از چهار بعد دارد، البته نظر غالب بر این است که ابعاد اضافه‌ای که از آنها صحبت شد از جنس ابعاد فضایی هستند و نه از جنس زمان اما به هر حال این ابعاد اضافه در حوزه تجربه روزمره‌مان نیستند.
مدل‌هایی در فیزیک مطرح است که می‌گوید این ابعاد اضافه آنچنان ریز هستند که ما متوجه آنها نمی‌شویم اما اگر «میکروسکوپ»‌های مناسبی را به کار ببریم، می‌توانیم هرچند غیرمستقیم آنها را ببینیم.
مدل‌های دیگری وجود دارند که می‌گویند این ابعاد اضافه لزوما ریز نیستند ولی ماده سازنده ما و کیهان ما نمی‌تواند در آن راستاها منتشر شود.
به عبارت دیگر ممکن است ما مثل آن مورچه قوطی کفش به سه بعد فضایی‌مان چسبیده باشیم و از وجود ابعاد دیگر بی‌خبر مانده باشیم. هر چند این حرف‌ها خیال‌پردازانه به نظر می‌رسند اما یک حساب و کتاب اساسی و شاید کمی پیچیده پشت‌شان نشسته است.
به ویژه مدل‌های نوع دوم با تمام غریب بودنشان از پذیرفته‌شده‌ترین مدل‌ها هستند. اگر این حرف‌ها درست باشند در کنار سایر پیش‌بینی‌های‌شان دو پیش‌بینی جالب دارند که به بحث ما هم مربوط می‌شوند.
اولین پیش‌بینی این است که می‌توانیم تا دو سه سال دیگر خودمان هم سیاهچاله‌های کوچکی درست کنیم و از نزدیک ویژگی‌های‌شان را بررسی کنیم. این کار اگر شدنی باشد در شتاب‌دهنده «ال.اچ.سی» واقع در سرن سوئیس انجام خواهد شد.
شتاب‌دهنده «ال.اچ.سی» یک پروژه بزرگ بین‌المللی است که ساختمان آن بیش از ۱۰ سال است که دارد ساخته می‌شود و خوشبختانه در دوره آقای دکتر معین در وزارت علوم، ایران هم سهمی هرچند کوچک در آن پذیرفت که در ازای آن، صرف نظر از ارتقای چشمگیر کیفیت ‌بخشی از صنعت ما که در آن پروژه درگیر شد، این امکان هم برای جامعه علمی‌مان به وجود آمد که در دستاوردهای علمی شتاب‌دهنده در زمان بهره‌برداری از آن شریک باشد.
پیش‌بینی دیگر مدل‌های نوع دوم این است که سیاهچاله‌ها خیلی زودتر از تصور قبلی‌مان بخار می‌شوند. در واقع چندی پیش یک فیزیکدان با استفاده از یافته‌های نجومی درباره یک سیاهچاله به نام XTE J۱۱۱۸ +۴۸۰ ابتدا نشان داد که این سیاهچاله که هفت مرتبه از خورشید سنگین‌تر است، باید دست‌کم ۱۸ میلیون ساله باشد.
بعد با استفاده از رابطه‌ای که در مدل های نوع دوم برای عمر سیاهچاله‌ها نوشته شده است، چند نتیجه جالب درباره ویژگی‌های بعد پنجم به دست آورد که با نتیجه آزمایش‌های دیگری هم که به تازگی انجام شده‌اند توافق خوبی داشت.
(خواننده علاقه‌مند به این موضوعات می‌تواند به عنوان مثال با مراجعه به شماره‌‌های ۱۳ و ۱۴ فصلنامه فارسی زبان گاما اطلاعات خوبی در این زمینه به دست آورد.)● رصد سیاهچاله‌ها
شاید از خودتان بپرسید که چطور می‌شود یک سیاهچاله را دید یا آن را وزن کرد. مگر نه آن است که حتی نور از درون سیاهچاله به بیرون نمی‌تابد و برای همین است که نامش را سیاهچاله گذاشته‌اند.
به تابش‌ هاوکینگ امیدی نداشته باشید چون دمای سیاهچاله‌ای مثل XTE J۱۱۱۸+۴۸۰ هزاران مرتبه از دمای تابش زمینه کیهانی (CMBR) که عالم را پر کرده است کمتر است و دست‌کم هنوز نمی‌توانیم این دو تابش را از هم تفکیک کنیم. در واقع این حرص سیاهچاله است که رسوایش می‌کند.
گرانش سیاهچاله خیلی قوی است در حالی که اندازه آن نسبت به ستاره‌سوزانی به همان جرم و همان قدرت جاذبه بسیار کوچک‌تر است.
در نتیجه گازی که به درون آن سقوط می‌کند پیش از آنكه به سطح افق رویداد برسد و از دید ما پنهان شود، در میدان گرانشی حسابی داغ می‌شود و مثل یک لامپ نیرومند پرتو X شروع به تابش می‌کند. توضیح فرآیند تولید این تابش کمی دشوار است و از آن می‌گذرم. در واقع سیاهچاله‌ها نیرومندترین چشمه‌های پرتوی Xای هستند که در سرتاسر کیهان می‌شود پیدا کرد.
گاز این لامپ اشعه X اصولا توسط یک ستاره همجوار تامین می‌شود. به این ترتیب آنچه ما می‌بینیم یک ستاره درخشان است که گاز آن به سوی یک نقطه تاریک مکیده می‌شود. این گاز در یک صفحه به دور آن نقطه تاریک می‌چرخد و اشعه X می‌تاباند.
در بیشتر موارد یک باد شدید از این گاز داغ هم می‌بینیم که به بیرون می‌وزد. در بعضی از سیاهچاله‌ها مثل XTE J۱۱۱۸+۴۸۰ یک به اصطلاح «جت» از ذرات هم دیده می‌شود که با سرعتی نزدیک به سرعت نور به بیرون زبانه می‌کشد و درازای دنباله به چند سال نوری می‌رسد. این زبانه دراز و کشیده را می‌شود به آسانی دید.
به یاد بیاورید که نور در یک ثانیه ۳۰۰ هزار کیلومتر را طی می‌کند و در نتیجه یک سال نوری مسافت واقعا زیادی است. البته همیشه در نگاه اول به یک چشمه کیهانی اشعه X نمی‌شود مطمئن بود که آیا داریم به یک سیاهچاله نگاه می‌کنیم یا به یک ستاره نوترونی. اصولا به چیزی سیاهچاله می‌گوییم که به آن نشود برچسب دیگری زد. اما در مورد XTE J۱۱۱۸+۴۸۰و چند سیاهچاله دیگر، تقریبا از سیاهچاله بودن‌شان مطمئن هستیم.
● اصل هولوگرافی
سیاهچاله‌ها همیشه منبع الهام بوده‌اند. یکی از جالب‌ترین یافته‌های نظری که به کمک سیاهچاله‌ها به دست آمده است «اصل هولوگرافی» است.
بر پایه این اصل بیشترین مقدار اطلاعاتی که می‌شود در یک تراشه حافظه ثبت کرد با اندازه مساحت آن تراشه محدود می‌شود؛ چیزی به اندازه ۱۰ به نمای ۶۳ بیت بر سانتیمترمربع و این مقدار را با هیچ فناوری‌ نمی‌شود بیشتر کرد.
این عدد عملا آنچنان زیاد است که مشکلی برای فناوری اطلاعات به حساب نمی‌آید. مثلا امروزه روی لوح‌های فشرده (CD) معمولی تنها ۱۰ به نمای ۹ بیت بر سانتیمتر مربع می‌شود ذخیره کرد. اما وجود چنین حدی با درک معمول ما از ذخیره اطلاعات توافق ندارد.
مثلا تعداد کتاب‌هایی که می‌توانیم در یک جعبه قرار بدهیم اصولا به حجم جعبه بستگی دارد نه به مساحت آن. در این مثال اصل هولوگرافی تا حدودی به این معنا است که مجبوریم کتاب‌ها را فقط در کف جعبه بچینیم! اصل هولوگرافی در واقع می‌گوید که جهان ما یک هولوگرام بزرگ است.
یک هولوگرام در واقع یک عکس دوبعدی از یک شیء سه‌بعدی است. مثلا در یک هولوگرام ایده‌آل از یک درخت، برعکس یک عکس معمولی می‌شود پشت و روی درخت را دید همان طور که اگر خودمان پیش درخت بودیم با یک چرخ ‌زدن به دور آن همه چیز را می‌دیدیم. همان طور که می‌بینید با این فناوری می‌شود اطلاعات بیشتری نسبت به عکاسی معمولی روی فیلم ذخیره کرد.
اما در هولوگرام درون درخت را نمی‌بینیم و مثلا نمی‌فهمیم که داخلش کرم خورده است یا نه. تصویر، ظاهر سه‌بعدی دارد اما با اطلاعات آن همه چیز را راجع به درخت نمی‌دانیم. اطلاعات دو بعدی است هر چند ظاهر سه‌بعدی دارد. ایده اصل هولوگرافی دقیقا همین است: دنیای ما یک هولوگرام است و جزئیات نهفته در آن به اندازه سطح آن است نه حجم آن.
● قانون دوم ترمودینامیک
کسی که نخستین بار ایده اصل هولوگرافی را به نوعی مطرح کرد «بکنشتاین» بود. همان طور که پیش‌تر گفته شد با افزایش جرم سیاهچاله اندازه مساحت افق رویداد آن زیاد می‌شود. بکنشتاین با مقایسه این موضوع با قانون دوم ترمودینامیک، پیشنهاد داد که آنتروپی یک سیاهچاله را برابر مساحت افق رویداد آن بگیریم.
به این ترتیب می‌شود دید که قانون دوم ترمودینامیک در همه رویدادهای عالم که از این پس شامل تشکیل سیاهچاله‌ها، یا برخورد آنها با یکدیگر یا سقوط یک جسم یا پرتو به درون آنها هم می‌شود، برقرار است. قانون دوم ترمودینامیک می‌گوید در تمامی رویدادها آنتروپی عالم افزایش می‌یابد. این را گاهی به این معنا گرفته‌اند که بی‌نظمی در تمامی رویدادها افزایش می‌یابد.
این قانون یکی از شناخته‌شده‌ترین قوانین طبیعت است که دست‌کم در رشته‌های فیزیک، شیمی، مهندسی مکانیک و مهندسی شیمی تدریس می‌شود. قانون دوم ترمودینامیک در واقع یک اصل تجربی است که مکانیک آماری آن را تبیین می‌کند. سند درستی قانون دوم ترمودینامیک هم آن است که همه شواهد تجربی به نفع آن است. البته ممکن است روزی شاهدی بر نقض این قانون پیدا شود.
به هر حال اینكه بتوانیم دامنه درستی آن را به فرآیندهایی که سیاهچاله‌ها هم در آنها مشارکت دارند تعمیم بدهیم بسیار اغواکننده است. چرا که اگر این تعمیم درست باشد تاثیر جدی‌ای بر درک ما از سازمان طبیعت می‌گذارد.
برای آنكه احساس و تخمینی از نوع و عمق این تاثیر داشته باشیم بهتر است ببینیم که قانون دوم ترمودینامیک در صورت‌بندی نخستین خود، یعنی پیش از این تعمیم، به چه نتایجی منجر شد. سال‌ها بشر در آرزوی ساختن ماشین‌هایی بوده است که انرژی‌های به دردنخور را به انرژی‌های به دردبخور تبدیل کند.
مثلا یخچالی را در نظر بگیرید که طراحی آن به گونه‌ای باشد که خود به خود هوای درون محفظه‌اش را خنک کند و تازه این انرژی مازاد را صرف تولید برق کند. این فرآیند با اصل بقای انرژی تعارضی ندارد. کمی انرژی از هوای داخل محفظه می‌گیرید که بالطبع خنک می‌شود.
بعد آن انرژی را به برق تبدیل می‌کنید و دیگر هم لازم نیست پول برق برای مصارف دیگرتان بپردازید. اما یکی از نخستین نتایج قانون دوم ترمودینامیک آن است که نه تنها نمی‌شود یک چنین ماشینی ساخت بلکه برای راه انداختن یک یخچال هم باید مثلا به کمک یک موتور الکتریکی به آن انرژی برسانید.
یک آرزوی دیگر آن است که بازده ماشین‌ها را به صددرصد برسانیم. اما باز قانون دوم ترمودینامیک می‌گوید که بازده هر ماشینی یک حد بالا دارد که همان بازده ماشین «کارنو» نظیر آن است.
پس اگر بشنویم که تعمیم قانون دوم ترمودینامیک به فرآیندهایی که سیاهچاله‌ها هم در آنها مشارکت دارند، به کشف حد بالایی بر اطلاعاتی که در یک جسم می‌توانیم ذخیره کنیم منجر می‌شود و اندازه آن حد را هم به اندازه مساحت آن جسم و نه به حجم آن ربط می‌دهد، نباید جا بخوریم.
استدلال‌هایی که به این حد منجر می‌شوند در واقع چندان پیچیده نیستند. در اینجا روش «ساسکیند» در رسیدن به این حد را مرور می‌کنیم. یک جسم معمولی را در نظر بگیرید که داخل یک پوسته کروی نازک و در حال رمبش قرار دارد.
در پایان رمبش دیگر از ساختار جسم چیزی باقی نمی‌ماند چرا که در اثر رمبش آن پوسته، به یک سیاهچاله تبدیل شده است. بر طبق قانون دوم ترمودینامیک، آنتروپی باید در کل این فرآیند زیاد شود. از طرفی، طبق پیشنهاد بکنشتاین، آنتروپی سیاهچاله متناسب با اندازه سطح آن است. از طرف دیگر، سطح سیاهچاله خیلی کوچک‌تر از سطح اولیه جسم است.
پس معلوم می‌شود آنتروپی اولیه جسم از اندازه مساحت اولیه‌اش خیلی کمتر بوده است. همچنین می‌دانیم که آنتروپی یک جسم به مقدار اطلاعاتی بستگی دارد که در آن جسم نهفته است. به این ترتیب نتیجه می‌گیریم که مقدار اطلاعاتی که در ساختار هر جسمی نهفته است از اندازه مساحت آن بسیار کوچکتر است.
یک پرسش اساسی در باره سیاهچاله‌ها این است که سیاهچاله‌ها با اطلاعات نهفته در اشیایی که می‌بلعند، چه می‌کنند. باور عمومی این است که سیاهچاله‌ها این اطلاعات را نابود می‌کنند. اما در این اواخر گروهی به این نتیجه رسیده‌اند که تمامی این اطلاعات در تابش‌هاوکینگ به شکل معناداری نهفته است. به عبارت دیگر ادعا بر این است که سیاهچاله‌‌ها حین تبخیر تقریبا به تمام جزئیات جنایاتشان اعتراف می‌کنند.
در پایان نظر خواننده گرامی را به این نکته جلب می‌کنم که نوشته‌های عامه فهم درباره مفاهیم عمیق علمی همواره با دو اشکال مواجه هستند.
یکی آنكه نویسنده برای قابل فهمیدن مطلب دست به ساده‌سازی‌هایی می‌زند که اگر چه لزوما به معنای ارائه یک روایت نادرست از موضوع نیست اما ممکن است خواننده را از درک پیچیدگی‌ها و ظرافت‌های اصل مطلب باز دارد.
اشکال دوم که تا حدی نتیجه اشکال اول ولی از آن نگران‌کننده‌تر است ارائه یک تصویر نادرست از روش اندیشه و استنتاج علمی است که پژوهش در دانش را تا حد خیال‌پردازی صرف تقلیل می‌دهد. در واقع باید به نوشته‌هایی از این دست تنها به عنوان خبرهایی از آخرین یافته‌های بشر درباره نظام شگفت‌انگیز خلقت و نوع مسائلی که ذهن گروهی از اندیشمندان را به خود مشغول داشته است توجه داشت.
بی‌پرده بگوییم هر تلاشی برای بنای یک نظریه علمی بر پایه برداشت‌مان از یک نوشته علمی عامه فهم چیزی بیشتر از یک خطای ساده‌لوحانه نخواهد بود.

فرهنگ لران
لینک
S. Lloyd, “Almost Certain Escape from Black Holes in Final State Projection Models”, Phys. Rev. Lett. ۹۶, ۰۶۱۳۰۲ (۲۰۰۶).

منبع : روزنامه هم‌میهن