ทีมนักฟิสิกส์​นำโดยศาสตราจารย์ซาเวียร์ คาลเมต (Xavier Calmet)​ จากมหาวิทยาลัยซัสเซกซ์ของอังกฤษ นำเสนอแนวคิด​ที่ต่างออกไปในการแก้ปัญหาความย้อนแย้งเชิงข้อมูลของหลุมดำ (black hole information paradox)

ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของไอน์สไตน์มองว่า ทุกสิ่งที่ข้ามพ้นขอบฟ้าเหตุการณ์ของหลุมดำไปแล้ว ย่อมไม่อาจหนีแรงโน้มถ่วงมหาศาลกลับออกมาได้อีกแม้กระทั่งแสง เท่ากับว่าข้อมูลต่างๆที่หลุดเข้าไปในนั้นจะสูญสิ้นไปตลอดกาล ซึ่งขัดแย้งกับกฏทางฟิสิกส์​ควอนตัม​ที่มองว่าข้อมูล​ต่างๆไม่อาจสูญหายไป ข้อมูล​เหล่านั้นจะคงอยู่​ในรูปแบบใดรูปแบบ​หนึ่ง​ ณ แห่งใดแห่ง​หนึ่ง​ตลอดไป นี่คือปัญหาความย้อนแย้งเชิงข้อมูลของหลุมดำ (black hole information paradox)​ ที่ถกเถียง​กันมานานหลายทศวรรษ

มีผู้เสนอทฤษฎ​ีที่จะเข้า​มาแก้ปัญหาความย้อนแย้งนี้มากมาย เช่น “ทฤษฎีไฟร์วอลล์” ที่มีแนวคิดว่าข้อมูลจะถูกเผาไหม้ก่อนที่จะเข้าสู่หลุมดำ “ทฤษฎีฟัซบอล” ซึ่งมีแนวคิดว่าหลุมดำน่าจะมีขอบเขตที่สามารถระบุให้ชัดเจนได้ รวมไปถึงแนวคิดที่แปลกใหม่อีกหลายแนวคิดของทฤษฎีสตริง . แต่ข้อเสนอส่วนใหญ่เหล่านี้จำเป็นต้องเข้าไปแก้กฎกลศาสตร์ควอนตัมหรือทฤษฎีแรงโน้มถ่วงของไอน์สไตน์ ซึ่งเป็นเสาหลักสองประการของฟิสิกส์สมัยใหม่

ศาสตราจารย์ซาเวียร์ คาลเมต กลับมีแนวคิดที่น่าสนใจยิ่งกว่า “เราค้นพบวิธีแก้ความย้อนแย้งเชิงข้อมูลของหลุมดำ โดยไม่ต้องไปแก้ไขทฤษฎีหลักทางฟิสิกส์ที่ขัดแย้งกันมานานให้ยุ่งยากเลย”

อ้างอิงจากทฤษฎีบท “หลุมดำไร้เส้นผม” (No-hair theorem) ซึ่งพัฒนาขึ้นมาจากทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป ที่มองว่าหลุมดำทั้งหมดไม่มีอะไรแตกต่างกันในรายละเอียด นอกจากความแตกต่างข้อใหญ่ ๆ 3 ประการนั่นคือขนาดของมวล โมเมนตัมเชิงมุม และประจุไฟฟ้า เปรียบเสมือนกับการมองด้านหลังคนหัวล้านจากระยะไกล ที่ทำให้ผู้มองไม่สามารถแยกแยะได้ว่า คนหัวล้านแต่ละคนแตกต่างกันอย่างไรนั่นเ​อง

“แต่เราอยากจะเสนอแนวคิดใหม่ที่สวนทางกัน เราตั้งชื่อทฤษฎีบทนี้ว่า ‘หลุมดำมีเส้นผม’ (Yes-hair theorem) เรามองว่าหลุมดำมีความแตกต่างกันอย่างซับซ้อนในรายละเอียดเล็ก ๆ น้อย ๆ ซึ่งพบได้ในสิ่งที่เรียกว่า ‘เส้นผมควอนตัม’ หรือ quantum hair” ศาสตราจารย์ซาเวียร์ คาลเมต อธิบาย

“เส้นผมควอนตัมนี้ก็คือร่องรอยจาง ๆ ของข้อมูลที่ไม่ได้สูญหายไปไหน แต่ถูกประทับไว้ในสนามความโน้มถ่วงของหลุมดำ” ศาสตราจารย์ซาเวียร์กล่าว “ปรากฏการณ์นี้สามารถเกิดขึ้นได้ โดยหลักการของทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปและกลศาสตร์ควอนตัมจะไม่ขัดแย้งกันเลย”

อย่่างไรก็ตาม ทฤษฎี​นี้ค่อนข้างแปลกใหม่​และยังหาวิธีพิสูจน์​ทางดาราศาสตร์​ได้ยาก เรื่อวนี้ทางศาสตราจารย์​โทบี้ ไวส์แมน นักฟิสิกส์เชิงทฤษฎีที่อิมพีเรียลคอลเลจลอนดอน ก็ได้ออกมาวิจารณ์​ว่างานวิจัยของศาสตราจารย์ซาเวียร์เป็น “งานที่ดี” แต่ก็ยังไม่มั่นใจที่จะแก้ไขความขัดแย้งที่มีอายุหลายสิบปีนี้ได้จริงๆ

ก็คงต้องรอกการพิสูจน์​ทฤษฎี​นี้ในอนาคต​ เพราะหากทฤษฎี​นี้เป็นจริง​ ก็ถือเป็นการค้นพบเรื่องสำคัญ​ในวงการฟิสิกส์​เลยทีเดียว

ทีมงานตี​พิมพ์เผยแพ​ร่​ผลงาน​ครั้งนี้​ลง​ใน​วารสาร​ Physical Review Letters.

ที่มา https://www.theguardian.com/science/2022/mar/17/quantum-hair-could-resolve-stephen-hawking-black-hole-paradox-say-scientists