แสงมาจากไหน
ในทางฟิสิกส์ ความว่างเปล่าไม่ได้ว่างเปล่าจริงๆ: คู่อนุภาคเกิดขึ้นและหายไปตลอดเวลา โดยปกติอนุภาคทั้งคู่จะทำลายล้างกันทันที จึงไม่มีอะไรหลุดออกมา
บริเวณขอบฟ้าเหตุการณ์ของหลุมดำ สมดุลนี้ถูกรบกวน อนุภาคหนึ่งจากคู่อนุภาคอาจตกเข้าไปข้างใน ส่วนอีกอนุภาคยังคงอยู่นอกหลุมและหลุดออกไป สำหรับผู้สังเกตภายนอก สิ่งนี้จึงดูเหมือนแสงเรืองจางๆจากขอบฟ้าเหตุการณ์เอง
พลังงานของอนุภาคที่หลุดออกไปมาจากตัวหลุมดำเอง หลุมดำจึงค่อยๆสูญเสียมวล ภาพนี้เป็นเพียงคำอธิบายแบบง่ายๆแต่สื่อถึงแก่นสำคัญได้ว่า การแผ่รังสีดึงพลังงานออกจากหลุมดำ
มันช้าแค่ไหน
ช่องแรกอธิบายประเด็นสำคัญ ยิ่งหลุมดำมีขนาดใหญ่ก็ยิ่งเย็นลง หลุมดำมวลดาวฤกษ์และโดยเฉพาะหลุมดำมวลยิ่งยวดเย็นกว่าอวกาศโดยรอบ จึงดูดกลืนมากกว่าที่ปล่อยออกมา
พวกมันจะระเหยได้ก็ต่อเมื่อถึงอนาคตอันไกลโพ้น เมื่อเอกภพเย็นลงมากกว่าตัวหลุมดำ หลุมดำขนาดเล็กจะระเหยอย่างรวดเร็วและส่องสว่างมาก แต่จนถึงตอนนี้ยังไม่พบหลุมดำแบบนั้น
คำทำนายนี้นำไปสู่ปัญหาที่ยังไม่มีคำตอบเกี่ยวกับชะตากรรมของข้อมูล หากหลุมดำระเหยไป แต่รังสีที่ปล่อยออกมาเหมือนกันไม่ว่าอะไรจะตกลงไปในหลุม ข้อมูลเกี่ยวกับสิ่งที่ตกลงไปก็จะหายไป ซึ่งฟิสิกส์ไม่ยอมให้เป็นเช่นนั้น การถกเถียงนี้ดำเนินมาครึ่งศตวรรษแล้ว
นักวิทยาศาสตร์ตรวจสอบคำทำนายนี้ทางอ้อม โดยสร้างระบบในห้องทดลองที่มีคณิตศาสตร์คล้ายกัน เช่น การไหลของของไหล คลื่นเสียง และตัวกลางเชิงแสง แล้วสังเกตการแผ่รังสีที่คล้ายกันในระบบเหล่านั้น สิ่งที่พบไม่ใช่การแผ่รังสีแบบเดียวกัน แต่ช่วยสนับสนุนการคำนวณ
ความสำคัญของผลลัพธ์นี้อยู่ที่อีกเรื่องหนึ่ง มันเชื่อมโยงศาสตร์ 3 สาขาที่ก่อนหน้านั้นแทบไม่เคยทับซ้อนกัน ได้แก่ แรงโน้มถ่วง ฟิสิกส์ควอนตัม และอุณหพลศาสตร์ และจนถึงทุกวันนี้ก็ยังถือเป็นหนึ่งในเบาะแสสำคัญสู่การรวมศาสตร์ทั้ง 3 เข้าด้วยกัน
อ่านต่อให้จบในแอป Miqo
อีก 1 นาที แล้วปิดท้ายด้วยแบบทดสอบ ดูได้ในหมวด “อวกาศ → หลุมดำ”
เล็งกล้องโทรศัพท์มาที่นี่เพื่อเปิด App Store หรือ Google Play
แหล่งอ้างอิง
- การแผ่รังสีความร้อนจากขอบฟ้าเหตุการณ์ของหลุมดำ ซึ่งทำนายไว้ในปี 1974 แปรผกผันกับมวลของหลุมดำ สำหรับหลุมดำมวลดาวฤกษ์และหลุมดำมวลยิ่งยวด อุณหภูมิจะต่ำกว่าอุณหภูมิของรังสีพื้นหลังจักรวาล ยังไม่มีการสังเกตการแผ่รังสีนี้โดยตรง และปฏิทรรศน์ข้อมูลที่เกี่ยวข้องยังไม่มีข้อยุติ