Lubang cacing dapat membantu memecahkan paradoks lubang hitam yang terkenal, kata sebuah makalah baru yang menyenangkan

Apa yang terjadi pada informasi setelah melintasi cakrawala peristiwa lubang hitam? Ada saran bahwa lubang cacing rekayasa dapat membantu kita memecahkan masalah yang menjengkelkan ini – tetapi matematikanya rumit, untuk sedikitnya.

Dalam penelitian baru, tim fisikawan internasional telah menemukan solusi untuk lebih memahami bagaimana lubang hitam runtuh menghindari melanggar hukum dasar fisika kuantum (lebih lanjut tentang itu sebentar lagi).

Meskipun sangat teoretis, karya tersebut menunjukkan bahwa ada hal-hal yang kemungkinan besar akan kita lewatkan dalam upaya kita untuk menyelesaikannya Relativitas umum dengan mekanika kuantum.

“Kami menemukan geometri baru ruang-waktu dengan struktur seperti lubang cacing yang diabaikan dalam perhitungan konvensional,” Fisikawan Kanato Goto berkata: dari Cornell University dan RIKEN di Jepang.

“Entropi yang dihitung menggunakan geometri baru ini memberikan hasil yang sama sekali berbeda.”

Paradoks informasi lubang hitam adalah salah satu ketegangan yang belum terselesaikan antara teori relativitas umum Einstein dan mekanika kuantum.

Di bawah relativitas umum, cakrawala peristiwa lubang hitam dianggap sebagai titik tidak bisa kembali. Segala sesuatu di luar titik kritis itu tanpa henti tertutupi dalam sumur gravitasi lubang hitam, dan tidak ada kecepatan di alam semesta, bahkan kecepatan cahaya dalam ruang hampa, yang cukup untuk kecepatan lepas. Sudah hilang, itu saja. berdada ireversibel.

Kemudian itu datang Stephen Hawking pada 1970-an, menunjukkan bahwa ketika mekanika kuantum diperhitungkan, lubang hitam Bagaimanapun, itu bisa memancarkan radiasi.

Hal ini terjadi, menurut teori, sebagai akibat dari lubang hitam yang mengganggu sifat seperti gelombang dari partikel di sekitarnya, menyebabkannya bersinar pada suhu yang semakin panas karena lubang hitam menjadi lebih kecil.

Pada akhirnya, cahaya ini seharusnya membuat lubang hitam menyusut menjadi tidak ada.

“Ini disebut penguapan lubang hitam karena lubang hitam itu menyusut, seperti tetesan air yang menguap,” Goto menjelaskan.

Karena “suar” tidak seperti apa yang terjadi di lubang hitam pada awalnya, tampaknya apa pun yang dimasukkan ke dalam lubang hitam yang menguap akan hilang selamanya. Tetapi menurut mekanika kuantum, informasi tidak bisa hilang begitu saja dari alam semesta. Banyak fisikawan telah menemukan kemungkinan bahwa informasi ini entah bagaimana dikodekan Radiasi Hawking.

Goto dan timnya ingin mengeksplorasi ide ini secara matematis dengan menghitung tidak bisa Radiasi Hawking di sekitar lubang hitam. Ini adalah ukuran gangguan dalam sistem, dan dapat digunakan untuk mendiagnosis hilangnya informasi dalam radiasi Hawking.

berdasarkan 1993. kertas Oleh fisikawan Don Page, jika turbulensi dibalik dan entropi turun ke nol saat lubang hitam menghilang, paradoks informasi yang hilang harus dihindari. Sayangnya, tidak ada dalam mekanika kuantum yang memungkinkan pembalikan ini terjadi.

Masuki lubang cacing, atau setidaknya replika matematika dari salah satu model di bawah model alam semesta yang sangat spesifik. Ini adalah hubungan antara dua wilayah dari lembaran ruang-waktu yang melengkung, agak mirip dengan jembatan yang melintasi lembah.

Memikirkannya seperti ini dalam hubungannya dengan lubang hitam memberi kita cara berbeda untuk menghitung entropi radiasi Hawking, kata Goto.

“Lubang cacing menghubungkan bagian dalam lubang hitam dan radiasi ke luar, seperti jembatan” dia menjelaskan.

Ketika tim melakukan perhitungan mereka menggunakan model lubang cacing, hasilnya cocok dengan kurva entropi halaman. Ini menunjukkan bahwa informasi di luar cakrawala peristiwa lubang hitam mungkin tidak hilang selamanya sama sekali.

Tapi, tentu saja, masih ada beberapa pertanyaan yang tersisa. Sampai pertanyaan-pertanyaan ini dijawab, kita tidak dapat menganggap paradoks informasi lubang hitam sebagai solusi yang pasti.

“Kami masih belum tahu mekanisme yang mendasari bagaimana informasi terbawa oleh radiasi,” Goto mengatakan. “Kita membutuhkan teori gravitasi kuantum.”

Pencarian dipublikasikan di Jurnal Fisika Energi Tinggi.