المصير الغريب لشخص يسقط في ثقب أسود
محتوى مترجم | ||
| المصدر |  | |
| التاريخ | ||
| الكاتب | ||
إنه أمر قد يحدث لأي شخص. ربما يحدث لك أثناء محاولة العثور على كوكب جديد صالح لحياة الجنس البشري، أو ربما كنت تأخذ جولة مشي طويلة قبل أن تسقط غفوةً. مهما كانت الظروف، كلنا نجد أنفسنا في مرحلة ما في مواجهة مع السؤال القديم: ماذا يحدث عندما نسقط في ثقب أسود؟.
قد تتوقع أن تُسحق، أو ربما أن تمزق إلى أشلاء. ولكن الواقع أغرب من ذلك. فلحظة دخولك الثقب الأسود، ينقسم الواقع إلى قسمين. في أحدهما، سيتم إحراقك على الفور، وفي الآخر، سوف تغوص إلى داخل الثقب الأسود دون أن يمسك سوء.
الثقب الأسود هو مكان تُكسر فيه قوانين الفيزياء كما نعرفها. علمنا آينشتاين أن الجاذبية تقوم بثني الفضاء، ما يجعله ينحني. فإذا توفر جسم ما ذو كثافة كافية، فمن الممكن أن يكون الزمكان ملتويًا للغاية لدرجة التوائه على نفسه، و يثقب ثقبًا في نسيج الواقع.
يمكن لنجم ضخم أوشك وقوده على النفاد أن ينتج هذا النوع من الكثافة الرهيبة اللازمة لإنشاء مثل هذا العالم المهترئ. في أثناء اعوجاج النجم تحت تأثير وزنه وانهياره للداخل، يلتوي و يتقوقع الزمكان إلى الداخل معه. يصبح حقل الجاذبية قويًّا جدًا، بحيث لا يمكن حتى للضوء أن يهرب، مما يجعل المنطقة المعتمة الظلمة حيث كان النجم: ثقبًا أسود.
كلما تعمقت داخل الثقب الأسود، يصبح الفضاء أكثر تعرجًا.
الحدود القصوى للثقب تسمى بأفق الحدث، بالضبط عند النقطة التي تصد قوة الجاذبية جهود الضوء للخروج. إن اقتربت أكثر من ذلك، تنعدم احتمالية الهروب، وأفق الحدث متقد بالطاقة. تخلق آثار الكم على الحافة تيارات من الجسيمات الساخنة التي تشع في الكون، وهذا ما يسمى بإشعاع هوكينج؛ نسبة إلى الفيزيائي ستيفن هوكينج الذي توقع حدوثه. بمرور الوقت الكافي، تتحول كتلة الثقب الأسود إلى إشعاع حتى يتلاشى.
كلما تعمقت في الثقب الأسود، يصبح الفضاء أكثر تعرجًا، حتى نصل إلى المركز، حيث يصبح الفضاء لا نهائي التعرّج، وهو ما يطلق عليه المفردة. يتوقف الزمان و المكان عن كونهم أفكار ذات معنى، وتصبح قوانين الفيزياء كما نعرفها – التي يتطلب نفاذها وجود الزمان و المكان – غير صالحة للتطبيق.لا أحد يعرف ماذا يحدث هنا، هل هو عالم آخر؟، هل هو النسيان؟، هل هو الجزء الخلفي من خزانة الكتب؟، إنه لغز.
فما الذي يحدث إذا وقعت عن طريق الخطأ في واحدة من هذه الانحرافات الكونية؟. دعونا نبدأ بسؤال رفيقة الفضاء الخاصة بك – سوف نسميها آن – التي ترى المشهد في رعب أثناء غرقك داخل الثقب الأسود، في حين أنها لا تزال بمأمن في الخارج. ومن حيث تطفو آن، يبدو أن الأمور على وشك أن تصبح غريبة.
و في أثناء اقترابك من أفق الحدث، ترى آن أنك تتمدد وتتلوى، كما لو أنها تراك من خلال عدسة مكبرة عملاقة. علاوة على ذلك، فإنك كلما اقتربت من الأفق، كلما تبدو متحركًا ببطء.
قبل أن تعبر إلى ظلام الثقب الأسود، تتلاشى لتصبح رمادًا.
لا يمكنك أن تصيح إليها؛ لأن الفضاء ليس به هواء، ولكن يمكنك أن ترسل لها رسالة بشفرة مورس عن طريق كشاف هاتفك (يوجد تطبيق يفعل ذلك). و لكن، تصل لها كلماتك ببطء شديد، حيث تتمدد موجات الضوء لتبلغ ترددات قليلة وأكثر احمرارًا: «حسنًا، ح س ن ا، ح س ن ا…».
عندما تصل إلى الأفق، ترى آن أنك قد تجمدت، و كأنما قام أحدهم بالضغط على زر التوقف. تظل مُثبتًا و مُلتصقًا هناك، بلا حراك، ممتدًّا عبر سطح الأفق حيث بدأت الحرارة المتزايدة بابتلاعك. وفقًا لآن، تتعرض الآن للتدمير بسبب قوى تمدد الفضاء، وتجمد الوقت ونيران إشعاع هوكينغ. وقبل أن تعبر إلى ظلام الثقب الأسود، تتلاشى إلى رماد.
ولكن قبل أن نخطط لجنازتك، دعنا ننسى آن ودعنا نعرض هذا المشهد الرهيب من وجهة نظرك. الآن، هناك شيء أغرب يحدث: إنه اللاشيء.
أنت تبحر اﻵن مباشرة إلى الوجهة الأكثر شؤمًا في الطبيعة دون أي نوع من أنواع النتوء أو الاهتزازات – وبالتأكيد دون إشعاع آخذ في التمدد، التباطؤ، أو مسبب للاحتراق. هذا لأنك تسقط سقوطًا حرًا، وبالتالي فإنك لا تشعر بأي جاذبية؛ وهو ما يسميه آينشتاين بـ«أسعد أفكاره».
في ثقب أسود كبير بما فيه الكفاية، يمكنك أن تعيش ما تبقى من حياتك بشكل طبيعي.
في النهاية، أفق الحدث ليس مثل جدار من الطوب عائم في الفضاء، إنه قطعة من منظور، لا يستطيع المراقب خارج الثقب الأسود أن يرى من خلاله. ولكن هذه ليست مشكلتك، فبالنسبة لك، لا يوجد أُفق. وبالتأكيد كانت ستصبح مشكلة إذا كان الثقب الأسود أصغر. حيث ستكون قوة الجاذبية أقوى بكثير من ناحية قدميك بالمقارنة بناحية رأسك، فتقوم بمطك مثل شريط من السباجيتي. ولكن أنت محظوظ أن هذا ثقبٌ كبيرٌ، أكبر بملايين المرات من شمسنا، وبالتالي فإن القوى التي قد تقوم بمطك مثل قطعة من السباغيتي ضعيفة بما فيه الكفاية لتجاهلها.
في الواقع، داخل ثقب أسود كبير بما فيه الكفاية، يمكنك أن تعيش ما تبقى من حياتك بشكل طبيعي قبل أن تموت عند المفردة.
قد نتساءل حول مدى طبيعية الموضوع، في ضوء أنك يتم جرك نحو مزق في التواصل الزمكاني، تُسحب ضد إرادتك، غير قادر على التوجه نحو الطريق المعاكس.
لا يمكنك الالتفاف والهروب من الثقب الأسود.
ولكن عندما تتمعن في الأمر، تجد أننا جميعًا نعرف هذا الشعور، ليس من خبرتنا مع الفضاء، ولكن بفضل تجربتنا بمرور الوقت. الوقت يمضي فقط إلى الأمام، ولا يرجع إلى الوراء أبدًا، يسحبنا ضد إرادتنا، ويمنعنا من الرجوع. وهذا ليس مجرد تشبيه، فالثقوب السوداء تعوج المكان والزمان بقوة شديدة لدرجة أنه في داخل أفق الثقب، يتبادل المكان والزمان الأدوار بالفعل. أي أنه بشكل من الأشكال، يعد الوقت بالفعل هو ما يسحبك نحو المفردة. لا يمكنك الالتفاف والهرب من الثقب الأسود، تمامًا مثل عجزك عن العودة إلى الماضي.
عند هذه النقطة قد ترغب في التوقف وأن تسأل نفسك سؤالًا ملحًا: ماذا جرى لآن؟. إذا كنت مرتاحًا داخل الثقب الأسود، لا يحيطك أي شيء أغرب من الفراغ، لماذا تصر آن على أنك قد احترقت لدرجة تحولك إلى رماد بفعل الإشعاع خارج الأفق؟، هل تهلوس آن؟.
في الواقع، آن عقلانية جدًا. من وجهة نظرها، كنت حقًّا قد احترقت لتصبح هشاشًا في الأفق. ليس الأمر خدعة بصرية، بل يمكنها حتى جمع رمادك وإعادته إلى أحبائك.
وعلى الجانب الآخر، فإن قوانين الطبيعة تلزمك بالبقاء خارج الثقب الأسود كما يُرى من منظور آن؛ وذلك لأن فيزياء الكم تتطلب عدم فقدان المعلومات. كل جزء من المعلومات الممثلة لوجودك يجب أن يبقى على السطح الخارجي للأفق؛ لئلا تنكسر قوانين آن للفيزياء.
يتعين عليك أن تكون في مكانين، ولكن يمكن أن يكون هناك نسخة واحدة فقط منك.
من ناحية أخرى، تتطلب قوانين الفيزياء أيضًا أن تُبحر عبر الأفق دون مواجهة الجسيمات الساخنة أو أي شيء خارج عن المألوف، وإلا فإنك تحطم أسعد أفكار آينشتاين، ونظريته للنسبية العامة. لذلك فإن قوانين الفيزياء تتطلب منك أن تكون خارج الثقب الأسود ككومة من الرماد وداخل الثقب الأسود على قيد الحياة وبصحة جيدة. وأخيرًا وليس آخرًا، هناك قانون ثالث للفيزياء يقول إنه لا يمكن استنساخ المعلومات، أي إنه يتعين عليك أن تكون في مكانين، ولكن يمكن أن تكون هناك نسخة واحدة فقط منك.
بطريقة أو بأخرى، ترشدنا قوانين الفيزياء إلى استنتاجٍ يبدو غير عقلاني. يسمي علماء الفيزياء هذا اللغز المحير بـ”متناقضة معلومات الثقب الأسود”. ولحسن الحظ، وجد العلماء حلًا لها في التسعينيات.
أدرك ليونارد سسكيند أنه لا يوجد أي تناقض؛ لأنه لا يوجد على الإطلاق شخص واحد يرى الاستنساخ الخاص بك. آن ترى نسخة واحدة فقط منك. أنت ترى نسخة واحدة فقط من نفسك. لا يمكنكم أبدًا مقارنة الملاحظات. وليس هناك مراقب ثالث يمكنه أن يرى داخل وخارج الثقب الأسود في وقت واحد. إذًا، لا يوجد قوانين فيزياء مكسورة.
يعتمد الواقع على منظور الشخص الذي تسأله.
هذا ما لم يكن سؤالك حول أي القصتين هي الصحيحة. هل أنت ميت حقًا أم أنك حقًا على قيد الحياة؟.
السر العظيم الذي كشفته الثقوب السوداء لنا هو أنه لا يوجد «حقًا»؛ فالواقع يعتمد على الشخص الذي تسأله. هناك واقع آن و هناك واقعك، وذلك خلاصة الأمر. في صيف عام 2012، قام الفيزيائيون أحمد المهيري، دونالد مارلوف، جو بولتشينسكي وجيمس سولي، المعروفين باسم AMPS، بابتكار تجربة فكرية تهدد بقلب كل شيء كنا نظن أننا نعرفه عن الثقوب السوداء رأسًا على عقب.
أدركوا أن حل سسكيند يتوقف على حقيقة أن أي خلاف بينك وبين آن يحدث بسبب أفق الحدث. لا يهم إذا رأت آن النسخة سيئة الحظ منك و أنت ممزق بإشعاع هوكينج، لأن الأفق منعها من رؤية النسخة الأخرى منك و أنت تطفو داخل الثقب الأسود.
قد تختلس آن نظرة خاطفة وراء الأفق.
ولكن ماذا لو توافرت لها وسيلة لمعرفة ما يوجد على الجانب الآخر من الأفق، دون العبور إلى هناك؟.
النسبية العادية تقول أن هذا مستحيل، ولكن ميكانيكا الكم تجعل القواعد أكثر ضبابية. حيث قد تختلس آن نظرة خاطفة وراء الأفق، وذلك باستخدام حيلة صغيرة سماها آينشتاين «العمل الخيالي عن بعد».
يحدث ذلك عندما «تتشابك» مجموعتان من الجسيمات المفصولة في الفضاء في ظروف غامضة. فهي جزء من واحد، كامل لا يتجزأ، بحيث لا يمكن العثور على المعلومات المطلوبة لوصفها في أي مجموعة على حدة، بل في الروابط الغامضة بينهما.
كانت فكرة AMPS كالتالي. دعنا نقول أن آن ممسكة بقطعة من المعلومات – سنسميها (أ).
كل جزء من المعلومات لا يمكن أن يتشابك غير مرة واحدة.
إذا كانت قصة آن هي الحقيقة، وأنك هالكٌ ميئوسٌ منه، متبعثر وسط إشعاع هوكينج خارج الثقب الأسود، فلا بد أن تكون (أ) متشابكة مع قطعة أخرى من المعلومات، (ب)، التي هي أيضًا جزء من السحابة الساخنة من الإشعاع.
من ناحية أخرى، إذا كانت قصتك هي الصحيحة، وكنت على قيد الحياة وبصحة جيدة على الجانب الآخر من أفق الحدث، فلابد أن تكون (أ) متشابكة مع جزء مختلف من المعلومات، (ج)، التي توجد في مكان ما داخل الثقب الأسود .
وهنا نجد ما يثير السخرية؛ فكل جزء من المعلومات يمكن أن يكون متشابكًا مرة واحدة فقط. وهذا يعني أن (أ) يمكن أن يكون متشابكًا مع (ب) أو مع (ج)، وليس مع كليهما.
تأخذ آن قطعتها من المعلومات (أ)، وتضعها في آلة فك لغز التشابك الخاصة بها، التي تقوم بطرح إجابة؛ إما (ب) أو (ج).
«هل تنزلق بسلاسة عبر الأفق وتعيش حياة طبيعية؟».
إذا اتضح أن الجواب (ج)، تفوز قصتك، ولكن تُكسَر قوانين ميكانيكا الكم. فإذا كان (أ) متشابكًا مع (ج)، الذي هو في عمق الثقب الأسود، تفقد آن تلك القطعة من المعلومات إلى الأبد. و هذا يكسر قانون الكم الذي ينص على أن المعلومات لا يمكن أبدًا أن تضيع.
هذا يترك لنا (ب). إذا وجدت آلة فك لغز التشابك الخاصة بآن أن (أ) متشابك مع (ب)، تفوز آن، وتخسر النسبية العامة. إذا كان (أ) متشابكًا مع (ب)، فقصة آن هي القصة الحقيقية الوحيدة؛ مما يعني أنك حقًا احترقت لتصبح هشاشًا. لقد اصطدمت بجدار حارق بدلًا من الإبحار مباشرة عبر الأفق، مثلما تشير النسبية.
لذلك فإننا عدنا إلى حيث بدأنا: ماذا يحدث عندما تقع في حفرة سوداء؟، هل تنزلق بسلاسة عبر الأفق وتعيش حياة طبيعية، بفضل واقع يعتمد بشكل غريب على منظور المراقب، أم تقترب من أفق الثقب الأسود و تصطدم بجدارٍ ناري قاتل؟.
لا أحد يعرف الجواب، وأصبح هذا السؤال واحدًا من أكثر المسائل المثيرة للجدل في الفيزياء الأساسية.
سيتطلب الأمر من آن وقتا طويلًا للغاية لفك لغز التشابك.
قضى علماء الفيزياء أكثر من قرن من الزمان في محاولة التوفيق بين النسبية العامة و ميكانيكا الكم، مع العلم أنه في نهاية المطاف ستستسلم إحداهما إلى الأخرى. يتعين على حل متناقضة الجدار الناري أن تخبرنا أي النظريتين سوف تستسلم، ويوضح الطريق إلى نظرية أعمق للكون.
قد يكمن الدليل في جهاز آن لحل لغز التشابك. فمعرفة الجزء المتشابك مع (أ) يعد مشكلة معقدة للغاية. حيث قام الفيزيائيان دانيال هارلو من جامعة برينستون في نيو جيرسي، وباتريك هايدن من جامعة ستانفورد في ولاية كاليفورنيا، بالتساؤل عن كم الوقت الذي قد يستغرقه الأمر.
فأجريا حسابًا للأمر في عام 2013، ووجدوا أنه حتى مع توافر أسرع كمبيوتر تسمح به قوانين الفيزياء، سيستغرق الأمر من آن وقتا طويلًا للغاية لفك لغز التشابك. وبحلول الوقت الذي تتوصل فيه إلى إجابة، سيكون الثقب الأسود قد تبخر منذ فترة طويلة، واختفى من الكون آخذًا معه خطر الجدار الناري القاتل.
إذا كان هذا هو الحال، فإن مجرد تعقيد المشكلة سيمنع آن من كشف أي القصتين هي الحقيقية. يترتب على ذلك أن تكون كلتا القصتين حقيقيتان في آن واحد، وأن يبقى الواقع بشكل مثير للاهتمام يعتمد على منظور المراقب، وأن تظل جميع قوانين الفيزياء سليمة، وأن ينتهي خطر الاصطدام بجدار ناري غير قابل للتفسير.
إذا كانت الطبيعة الحقيقية للواقع مختفية في مكان ما، فإن أفضل مكان للبحث عنها هو الثقب الأسود.
كما أن ذلك يقدم لعلماء الفيزياء شيئًا جديدًا ليفكروا بشأنه؛ الصلات المحيرة بين العمليات الحسابية المعقدة (مثل تلك التي لا تستطيع آن القيام بها) والزمكان. وقد يفتح هذا الباب لشيء أعمق.
هذه هي الثقوب السوداء. إنها ليست عقبات مزعجة للمسافرين في الفضاء فقط، لكنها أيضًا مختبرات نظرية تأخذ أصغر الزلات في قوانين الفيزياء، ثم تضخمها لنسب لا يمكن تجاهلها.
إذا كانت الطبيعة الحقيقية للواقع مختفية في مكان ما، فأفضل مكان للبحث عنها هو الثقب الأسود. والأفضل على الأرجح أن ننظر إليه من الخارج فقط، على الأقل حتى معرفة حقيقة هذا الجدار الناري، أو إرسال آن إليه. إنه دورها بالفعل.