الاقتراب من حل لغز عمره 50 عامًا لستيفن هوكينغ

طرح ستيفن هوكينغ نظرية قبل نصف عقد من الزمان للبناء على العمل السابق لألبرت أينشتاين مع النسبية العامة، وقد يساعد اختراق أخير في ربطهما معا.ومن خلال تقديم وصف للجاذبية على أنها خاصية هندسية للمكان والزمان أو الزمكان، فإن نظرية أينشتاين لها آثار فيزيائية فلكية مهمة لأنها تشير إلى وجود الثقوب السوداء - وهي ظاهرة كونية حيث لا يمكن لأي شيء، ولا حتى الضوء، الهروب منها. ويوجد للثقوب السوداء ثلاث خصائص - الكتلة والدوران والشحنة - لذلك إذا كانت هذه القيم الثلاث هي نفسها في اثنين من الثقوب السوداء، فمن المستحيل التمييز بينهما. ولكن العلماء بدأوا في التشكيك في هذا.

واقترح البروفيسور ستيفانوس أريتاكيس، من جامعة تورنتو سابقا، أن بعض الثقوب السوداء قد يكون لها عدم استقرار في آفاق الحدث.ومن شأن عدم الاستقرار هذا أن يمنح بعض مناطق أفق الثقب الأسود قوة جاذبية أقوى من غيرها، ما يجعلها قابلة للتمييز.وأظهرت معادلاته أن هذا كان ممكنا فقط للثقوب السوداء المتطرفة - وهي ظاهرة تدور حول شحنة نظرية ذات كتلة صغيرة لم تُلاحظ في الطبيعة.

ولكن ورقة بحثية نُشرت الشهر الماضي أشارت إلى أنه يمكن ملاحظة ثقب أسود قريب من الحد الأقصى.وأوضح المعد المشارك البروفيسور غوراف خانا، الفيزيائي في جامعة ماساتشوستس: "اقترح البروفيسور أريتاكيس أن هناك بعض المعلومات التي تُركت في الأفق. تفتح ورقتنا إمكانية قياس خيوط الإشعاع".وإذا كان للثقوب السوداء "خيوطا"، فستكون هناك تداعيات خطيرة ليس فقط على نظرية أينشتاين ولكن على مفارقة معلومات الثقب الأسود التي طرحها الفيزيائي الراحل البروفيسور هوكينغ.

وظهر هذا اللغز خلال محاولات الجمع بين ميكانيكا الكم والنسبية العامة - وهما الركيزتان الرئيسيتان لفيزياء القرن العشرين.وسعى البروفيسور هوكينغ وآخرون إلى وصف المادة داخل وحول الثقوب السوداء باستخدام نظرية الكم، لكنهم استمروا في وصف الجاذبية باستخدام نظرية أينشتاين الكلاسيكية - وهو نهج هجين يسميه الفيزيائيون "شبه الكلاسيكي".واكتشف الفيزيائيون أن البروفيسور هوكينغ سمح بالحسابات شبه الكلاسيكية، وأن أي تقدم إضافي يجب أن يعامل الجاذبية أيضا على أنها كم.

وقالت ليا ميديريوس، عالمة الفيزياء الفلكية في معهد الدراسات المتقدمة في برينستون بولاية نيوجيرسي، لمجلة كوانتا: "إذا انتهكت أحد الافتراضات [لمفارقة المعلومات]، فقد تتمكن من حل هذه المفارقة بنفسها. أحد الافتراضات هي نظرية اللا خيوط".ويُقال إن اكتشاف "الخيوط" يمكن أن يسمح بإحداث اختراقات في الأفكار الحديثة مثل نظرية الأوتار والجاذبية الكمية بطريقة لم تكن ممكنة من قبل.

وأضافت ميديروس: "إحدى المشكلات الكبرى مع نظرية الأوتار والجاذبية الكمية، هي أنه من الصعب حقا اختبار هذه التنبؤات. لذا إذا كان لديك أي شيء يمكن اختباره عن بُعد، فهذا مذهل".وليس من المؤكد أن هذه الثقوب السوداء شبه المتطرفة موجودة بالفعل، ويقال إن "خيوطها" لها حياة قصيرة بشكل لا يصدق، تدوم فقط لجزء من الثانية - ما يجعل من الصعب قياس ما إذا كانت موجودة.

وحدد هيلفي ويتك، عالم الفيزياء الفلكية بجامعة إلينوي، أوربانا شامبين، الخطوة التالية.وقال: "ينبغي على المرء الآن أن يبني على عملهم وأن يحسب حقا ما سيكون تردد هذا الإشعاع الثقالي، وأن يفهم كيف يمكننا قياسه وتحديده. والخطوة التالية هي الانتقال من هذه الدراسة النظرية الرائعة والمهمة إلى ما سيكون التوقيع. ونود أن نعرف ما إذا كانت الطبيعة ستسمح  بوجود مثل هذا الوحش".