كيف تبدو الثقوب السوداء في الهولوغرام

ماقام به الباحثون هو تطبيق نظرية الهولوغرام (الصورة الطيفية ثلاثية الأبعاد) على الثقوب السوداء وبهذه الطريقة أصبحت خصائصها الديناميكية الحرارية الغامضة أكثر قابليةً للفهم: بالتركيز على توقع أن لهذه الأجسام قصور حراري كبير تتم مراقبتها من حيث ميكانيكا الكم، يمكنك وصفها كهولوغرام لها بعدان، حيث تختفي الجاذبية لكنها تنتج مادة بثلاثة أبعاد وفقا للمؤلف غيرد ألتمان Gerd Altman.

وفقًا للأبحاث الجديدة لمراكز الأبحاث الفيزيائية في إيطاليا SISSA وICTP وINFN فيمكن للثقوب السوداء أن تبدو ثلاثية الأبعاد، حيث أن كل المعلومات لإنتاج صورة ثلاثية الأبعاد مبينة على سطحٍ ثنائي البعد.

وبتأكيد نظريات الكم فالثقوب السوداء يمكن أن تكون معقدة بشكلٍ لا يصدق وتحتوي على معلومات هائلة مركزة ثنائية البعد، تبدو كأقراص ضخمة موجودة في الطبيعة.

تتماشى هذه الفكرة مع النظرية النسبية لآينشتاين، التي تصف الثقوب السوداء على أنها ثلاثية الأبعاد، بسيطة، كروية، ومسطحة، وكما هو موضح في أول صورة لثقبٍ أسود عام 2019. باختصار، تبدو الثقوب السوداء بأبعادها الثلاثة كهولوغرام، الدراسة التي وجدت نظريتين متباينتين نشرت مؤخرًا في دورية Physical Review X.

لغز الثقوب السوداء

بالنسبة للعلماء فإن الثقوب السوداء تشكّل تحديات نظرية هائلة لأسباب عدة.

فهي على سبيل المثال تمثيلٌ ممتاز للصعوبات الهائلة للنظريات الفيزيائية في توحيد المبادئ العامة للنظرية النسبية لآينشتاين مع تلك الموجودة في فيزياء الكم للجاذبية.

وفقا لفيزياء الكم وكما يدعي كل من جايكوب بيكستن Jacop Bekenstein وستيفن هوكينغ Stephen Hawkinig، فالثقوب السوداء هي النظام الأكثر تعقيدًا لأنها تتمثل بقصور حراري هائل تقيس مدى تعقيد النظام وتحتوي بناءً على ذلك الكثير من المعلومات.

تطبيق مبدأ الهولوغرام على الثقوب السوداء

لدراسة ثقبٍ أسود فإن صاحبي الدراسة الجديدة فرانسيسكو بينين (وهو بروفسور في SISSA ومستشار علمي في ICTP وباحث في INFN وباولو ميلان وهو باحث في كلٍ من SISSA وINFN، استخدما فكرة عمرها 30 سنة تدعى المبدأ الهولوغرافي.

كتب الباحثون هذا المبدأ الثوري والذي هو مبدأ مضاد للحدس يقترح أن سلوك الجاذبية في منطقة معينة من الفضاء يتناوب بوصفه وفق شروطٍ لنظامٍ مختلف حيث تكون الحياة على طول حافة المنطقة وبالتالي في بعدٍ واحد أقل.

والأكثر أهمية في هذا الوصف المتفاوت الذي يدعى (الهولوغرافيك) الجاذبية لا تظهر بشكلٍ واضح بمعنى آخر فإن مبدأ الهولوغرافيك يسمح بوصف الجاذبية مستخدمًا لغةً لا تحتوي الجاذبية. وبالتالي يتجنب الاحتكاك مع ميكانيكا الكم.

إن ما فعله بينيني وميلان أنهم طبقوا مبدأ الهولوغرافيك على الثقوب السوداء وبهذا أصبحت خصائصها الغامضة أكثر قابلية للفهم، بالتركيز على توقع أن لهذه الأجسام قصور حراري كبير ومراقبتها وفق شروط ميكانيك الكم يمكنك وصفها كهولوغرام له بعدان حيث تختفي الجاذبية ويعيدون إنتاج مادة أو جسم في ثلاثة أبعاد.

من النظرية للملاحظة

هذه الدراسة هي الخطوة الأولى لفهم أكثر عمقًا لهذه الأجسام الكونية وللخصائص التي تميزها عندما تتقاطع ميكانيكا الكم مع النسبية العامة

كل شيءٍ أصبح أكثر أهميةً الآن في الوقت الذي تشهد الفيزياء الكونية تطورًا مذهلًا.

فكّر فقط بمراقبة موجات الجاذبية من خلال اندماج الثقوب السوداء فنتيجة التعاون بين جهازي LIGO وVirgo وبالتاكيد تلك الخاصية التي صنعها تلسكوب Event Horizon مع الثقوب السوداء أنتجت هذه الصورة الرائعة.

ربما يمكننا في المستقبل القريب اختبار توقعاتنا النظرية فيما يتعلق بالجاذبية الكمية كما الحال مع التي صنعتها هذه الدراسة عبر الملاحظة والتي ستكون استثنائية للغاية من وجهة نظرٍ علمية.

المصادر: 1