يمكن لنموذج نظري جديد أن يحل لغزًا عمره 50 عامًا حول إنتروبيا الثقوب السوداء. يستخدم هذا النموذج، الذي طوره فيزيائيون في الولايات المتحدة وبلجيكا والأرجنتين، مفهوم الثقوب الدودية الميكانيكية الكمومية لحساب عدد الدول المجهرية الكمومية داخل الثقب الأسود. تتوافق الأعداد الناتجة مع التنبؤات التي قدمتها ما يسمى بصيغة بيكنشتاين-هوكينغ للإنتروبيا وقد تؤدي إلى فهم أعمق لهذه الأجسام الفيزيائية الفلكية المتطرفة.
الديناميكا الحرارية للثقب الأسود
حصلت الثقوب السوداء على اسمها لأن جاذبيتها الشديدة تشوه الزمكان لدرجة أنه حتى الضوء لا يمكنه الهروب بعد دخولها. وهذا يجعل من المستحيل ملاحظة ما يجري بداخلها بشكل مباشر. ومع ذلك، بفضل العمل النظري الذي قام به جاكوب بيكنشتاين وستيفن هوكينج في السبعينيات، نعلم أن الثقوب السوداء لديها إنتروبيا، ويتم تحديد كمية الإنتروبيا من خلال صيغة تحمل أسمائهم.
في الديناميكا الحرارية الكلاسيكية، تنشأ الإنتروبيا من الفوضى والاضطراب المجهري، وترتبط كمية الإنتروبيا في النظام بعدد الحالات المجهرية المتوافقة مع الوصف العياني لذلك النظام. بالنسبة للأجسام الكمومية، يعتبر التراكب الكمي للحالات المجهرية أيضًا حالة ميكروية، وترتبط الإنتروبيا بعدد الطرق التي يمكن من خلالها بناء جميع الحالات المجهرية الكمومية من مثل هذه التراكبات.
إن أسباب إنتروبيا الثقب الأسود هي سؤال مفتوح، وقد استعصى العلماء حتى الآن على وصف ميكانيكي كمي بحت. في منتصف التسعينيات، ابتكر علماء الأوتار طريقة لحساب الحالات الكمومية الدقيقة للثقب الأسود، والتي تتفق مع صيغة بيكنشتاين-هوكينغ لبعض الثقوب السوداء. ومع ذلك، فإن أساليبهم تنطبق فقط على فئة خاصة من الثقوب السوداء فائقة التناظر ذات الشحنات والكتل المضبوطة بدقة. معظم الثقوب السوداء، بما في ذلك تلك التي تنتج عندما تنهار النجوم، ليست مغطاة.
ما وراء الأفق
في العمل الجديد، طور باحثون من جامعة بنسلفانيا وجامعة برانديز ومعهد سانتا في، وجميعهم في الولايات المتحدة، جنبًا إلى جنب مع زملاء في جامعة فريجي بروكسل في بلجيكا ومعهد بالسيرو في الأرجنتين، نهجًا يسمح لنا بإلقاء نظرة خاطفة داخل ثقب أسود. الداخلية. الكتابة في استعراض للحروف البدنية, وقد لاحظوا أن عددًا لا حصر له من الحالات المجهرية المحتملة يوجد خلف أفق الحدث للثقب الأسود، وهو السطح الحدودي الذي لا يمكن للضوء الهروب منه. بسبب التأثيرات الكمومية، يمكن لهذه الحالات الدقيقة أن تتداخل قليلاً عبر الأنفاق في الزمكان المعروفة باسم الثقوب الدودية. هذه التداخلات تجعل من الممكن وصف الحالات الميكروية اللانهائية من حيث مجموعة محدودة من التراكبات الكمومية التمثيلية. يمكن، بدورها، حساب هذه التراكبات الكمومية التمثيلية وربطها بإنتروبيا بيكنشتاين-هوكينغ.
وفقًا فيجاي بالاسوبرامانيان، وهو فيزيائي في جامعة بنسلفانيا والذي قاد البحث، ينطبق نهج الفريق على الثقوب السوداء مهما كانت كتلتها وشحنتها الكهربائية وسرعة دورانها. وبالتالي يمكن أن يقدم تفسيرًا كاملاً للأصل المجهري للديناميكا الحرارية للثقب الأسود. ومن وجهة نظره، فإن الدول الصغيرة في الثقب الأسود هي "أمثلة نموذجية لحالات كمومية معقدة ذات ديناميكيات فوضوية"، وقد تحمل نتائج الفريق دروسًا حول كيفية تفكيرنا في مثل هذه الأنظمة بشكل عام. أحد الامتدادات المحتملة هو البحث عن طريقة لاستخدام التأثيرات الكمومية الدقيقة للكشف عن الحالات الدقيقة للثقب الأسود من خارج الأفق.
التعقيد الكمي يمكن أن يحل مفارقة الثقب الدودي
خوان مالداسينايصف الباحث النظري في معهد الدراسات المتقدمة في برينستون بالولايات المتحدة، والذي لم يشارك في هذه الدراسة، البحث بأنه منظور مثير للاهتمام حول الدول الصغيرة الموجودة في الثقب الأسود. ويشير إلى أنها تعتمد على حساب الخصائص الإحصائية لتداخل الحالات النقية للثقب الأسود، والتي يتم إعدادها عبر عمليات مختلفة؛ في حين لا يمكن للمرء حساب الناتج الداخلي بين هذه الحالات المختلفة، فإن نظرية الجاذبية، من خلال مساهمات الثقوب الدودية، تجعل من الممكن حساب الخصائص الإحصائية لتداخلها. يقول إن الإجابة إحصائية بطبيعتها وبنفس الروح التي تم بها حساب آخر لأنتروبيا الثقب الأسود أجراه هوكينج وجاري جيبونز في عام 1977، ولكنها تقدم صورة أكثر وضوحًا عن الحالات المجهرية المحتملة.
- محتوى مدعوم من تحسين محركات البحث وتوزيع العلاقات العامة. تضخيم اليوم.
- PlatoData.Network Vertical Generative Ai. تمكين نفسك. الوصول هنا.
- أفلاطونايستريم. ذكاء Web3. تضخيم المعرفة. الوصول هنا.
- أفلاطون كربون، كلينتك ، الطاقة، بيئة، شمسي، إدارة المخلفات. الوصول هنا.
- أفلاطون هيلث. التكنولوجيا الحيوية وذكاء التجارب السريرية. الوصول هنا.
- المصدر https://physicsworld.com/a/quantum-mechanical-wormholes-fill-gaps-in-black-hole-entropy/