Paradoks Informasi Lubang Hitam Akan Berakhir


Dalam sebuah seri Dari makalah terobosan, fisikawan teoretis telah mendekati dengan menggoda untuk menyelesaikan paradoks informasi lubang hitam yang telah memikat dan membingungkan mereka selama hampir 50 tahun. Informasi, mereka sekarang berkata dengan percaya diri, tidak lolos dari lubang hitam. Jika Anda melompat ke salah satunya, Anda tidak akan pergi selamanya. Partikel demi partikel, informasi yang dibutuhkan untuk menyusun kembali tubuh Anda akan muncul kembali. Kebanyakan fisikawan telah lama berasumsi bahwa itu akan terjadi; itulah hasil dari teori string, kandidat utama mereka untuk teori alam terpadu. Tetapi kalkulasi baru, meskipun terinspirasi oleh teori string, berdiri sendiri, tanpa ada string yang terlihat. Informasi keluar melalui cara kerja gravitasi itu sendiri — hanya gravitasi biasa dengan satu lapisan efek kuantum.

Cerita asli dicetak ulang dengan izin dari Majalah Quanta, sebuah publikasi independen editorial dari Simons Foundation yang misinya adalah untuk meningkatkan pemahaman publik tentang sains dengan meliput perkembangan penelitian dan tren dalam matematika serta ilmu fisika dan kehidupan.

Ini adalah pembalikan peran khusus untuk gravitasi. Menurut teori relativitas umum Einstein, gravitasi lubang hitam begitu kuat sehingga tidak ada yang bisa menghindarinya. Pemahaman yang lebih canggih tentang lubang hitam yang dikembangkan oleh Stephen Hawking dan rekan-rekannya pada tahun 1970-an tidak mempertanyakan prinsip ini. Hawking dan yang lainnya berusaha mendeskripsikan materi di dalam dan sekitar lubang hitam menggunakan teori kuantum, tetapi mereka terus mendeskripsikan gravitasi menggunakan teori klasik Einstein — pendekatan hibrid yang oleh fisikawan disebut “semiklasik”. Meskipun pendekatan tersebut memperkirakan efek baru di sekeliling lubang, bagian dalamnya tetap tertutup rapat. Fisikawan memperkirakan bahwa Hawking telah membuat perhitungan semiklasik. Kemajuan lebih lanjut harus memperlakukan gravitasi, juga, sebagai kuantum.

Itulah yang disengketakan oleh para penulis studi baru. Mereka telah menemukan efek semiklasik tambahan — konfigurasi gravitasi baru yang diizinkan oleh teori Einstein, tetapi Hawking tidak memasukkannya. Dibungkam pada awalnya, efek ini mendominasi ketika lubang hitam menjadi sangat tua. Lubang itu berubah dari kerajaan pertapa menjadi sistem yang sangat terbuka. Tidak hanya informasi yang tumpah, segala sesuatu yang baru muncul dimuntahkan segera. Teori semiklasik yang direvisi belum menjelaskan bagaimana tepatnya informasi itu keluar, tetapi demikianlah kecepatan penemuan dalam dua tahun terakhir sehingga para ahli teori sudah memiliki petunjuk tentang mekanisme pelarian.

“Itu adalah hal yang paling menarik yang telah terjadi dalam subjek ini, saya kira, sejak Hawking,” kata salah satu rekan penulis, Donald Marolf dari UC Santa Barbara.

“Ini adalah perhitungan yang penting,” kata Eva Silverstein dari Universitas Stanford, fisikawan teoritis terkemuka yang tidak terlibat langsung.

Anda mungkin berharap penulis merayakannya, tetapi mereka mengatakan mereka juga merasa kecewa. Jika kalkulasi melibatkan fitur-fitur mendalam dari gravitasi kuantum daripada debu tipis, itu mungkin akan lebih sulit untuk dilakukan, tetapi setelah itu dilakukan, itu akan menerangi kedalaman tersebut. Jadi mereka khawatir mereka mungkin telah menyelesaikan masalah yang satu ini tanpa mencapai penutupan yang lebih luas yang mereka cari. “Harapannya adalah, jika kita bisa menjawab pertanyaan ini — jika kita bisa melihat informasi yang keluar — untuk melakukan itu kita harus belajar tentang teori mikroskopis,” kata Geoff Penington dari UC Berkeley, mengacu pada kuantum penuh teori gravitasi.

Apa artinya semua itu sedang diperdebatkan secara intens dalam panggilan Zoom dan webinar. Karya ini sangat matematis dan memiliki kualitas Rube Goldberg, merangkai satu demi satu trik kalkulasi dengan cara yang sulit ditafsirkan. Lubang cacing, prinsip holografik, ruang-waktu yang muncul, keterjeratan kuantum, komputer kuantum: Hampir setiap konsep dalam fisika fundamental saat ini muncul, membuat subjek memikat sekaligus membingungkan.

Dan tidak semua orang yakin. Beberapa masih berpikir bahwa Hawking benar dan teori string atau fisika novel lainnya harus ikut bermain jika informasi ingin keluar. “Saya sangat menentang orang yang datang dan berkata, ‘Saya punya solusi hanya dalam mekanika kuantum dan gravitasi,’” kata Nick Warner dari University of Southern California. “Karena itu membawa kita berputar-putar sebelumnya.”

Tetapi hampir semua orang tampaknya setuju pada satu hal. Dalam beberapa hal atau lainnya, ruang-waktu itu sendiri tampaknya hancur berantakan di lubang hitam, menyiratkan bahwa ruang-waktu bukanlah tingkat akar realitas, tetapi struktur yang muncul dari sesuatu yang lebih dalam. Meskipun Einstein memahami gravitasi sebagai geometri ruang-waktu, teorinya juga mensyaratkan pembubaran ruang-waktu, yang pada akhirnya menjadi alasan mengapa informasi dapat lolos dari penjara gravitasinya.

Kurva Menjadi Kuncinya

Pada tahun 1992, Don Page dan keluarganya menghabiskan liburan Natal mereka dengan duduk di rumah di Pasadena, menikmati kolam renang dan menonton Parade Mawar. Page, seorang fisikawan di University of Alberta di Kanada, juga menggunakan jeda untuk memikirkan bagaimana sebenarnya lubang hitam yang paradoks. Studi pertamanya tentang lubang hitam, ketika dia menjadi mahasiswa pascasarjana di tahun 1970-an, adalah kunci kesadaran penasihatnya Stephen Hawking bahwa lubang hitam memancarkan radiasi — hasil dari proses kuantum acak di tepi lubang. Sederhananya, lubang hitam membusuk dari luar ke dalam.

Don Page di University of Alberta pada 2017.Foto: John Ulan / Universitas Alberta

Partikel-partikel yang ditumpahkannya tampaknya tidak membawa informasi tentang isi interior. Jika seorang astronot seberat 100 kilogram jatuh, lubang itu bertambah besar dengan massa 100 kilogram. Namun ketika lubang memancarkan radiasi yang setara dengan 100 kilogram, radiasi itu sama sekali tidak terstruktur. Tidak ada tentang radiasi yang mengungkapkan apakah itu berasal dari astronot atau bongkahan timah.

Diposting oleh : joker123

Tinggalkan Balasan

Alamat email Anda tidak akan dipublikasikan.