स्टीफन हॉकिंग के एक हालिया पेपर ने काफी हलचल मचा दी है, यहां तक कि नेचर न्यूज को यह बताने के लिए कि ब्लैक होल नहीं हैं। जैसा कि मैंने पहले की पोस्ट में लिखा था, कि हॉकिंग ने जो दावा किया है, वह काफी नहीं है। लेकिन अब यह स्पष्ट है कि ब्लैक होल के बारे में हॉकिंग का दावा गलत है क्योंकि वह जिस विरोधाभास को संबोधित करते हैं वह सब के बाद विरोधाभास नहीं है।
यह सब ब्लैक होल के लिए फ़ायरवॉल विरोधाभास के रूप में जाना जाता है। ब्लैक होल की केंद्रीय विशेषता इसका घटना क्षितिज है। ब्लैक होल का ईवेंट क्षितिज मूल रूप से ब्लैक होल के निकट पहुंचने पर वापस लौटने का बिंदु है। आइंस्टीन के सामान्य सापेक्षता के सिद्धांत में, घटना क्षितिज वह स्थान है जहाँ स्थान और समय गुरुत्वाकर्षण द्वारा इतना विकृत होता है कि आप कभी बच नहीं सकते। घटना क्षितिज को पार करें और आप हमेशा के लिए फंस गए।
घटना क्षितिज की यह एकतरफा प्रकृति लंबे समय से गुरुत्वाकर्षण भौतिकी को समझने की चुनौती है। उदाहरण के लिए, एक ब्लैक होल घटना क्षितिज ऊष्मा गतिकी के नियमों का उल्लंघन करती प्रतीत होगी। ऊष्मप्रवैगिकी का एक सिद्धांत यह है कि कुछ भी पूर्ण शून्य का तापमान नहीं होना चाहिए। यहां तक कि बहुत ठंडी चीजें थोड़ी गर्मी बढ़ाती हैं, लेकिन अगर कोई ब्लैक होल प्रकाश में फंसता है तो यह किसी भी गर्मी को दूर नहीं करता है। तो एक ब्लैक होल का तापमान शून्य होगा, जो संभव नहीं होगा।
फिर 1974 में स्टीफन हॉकिंग ने प्रदर्शित किया कि ब्लैक होल क्वांटम यांत्रिकी के कारण प्रकाश को विकिरण करते हैं। क्वांटम सिद्धांत में किसी वस्तु के बारे में ज्ञात की जाने वाली सीमाएँ हैं। उदाहरण के लिए, आप किसी वस्तु की सटीक ऊर्जा नहीं जान सकते। इस अनिश्चितता के कारण, किसी सिस्टम की ऊर्जा में अनायास उतार-चढ़ाव हो सकता है, इसलिए जब तक उसका औसत स्थिर रहता है। हॉकिंग ने जो दिखाया वह यह है कि घटना के पास एक ब्लैक होल के जोड़े के कण दिखाई दे सकते हैं, जहां एक कण घटना क्षितिज के भीतर फंस जाता है (ब्लैक होल द्रव्यमान को थोड़ा कम करता है) जबकि दूसरा विकिरण के रूप में बच सकता है (थोड़ा दूर ले जाने पर) ब्लैक होल की ऊर्जा)।
जबकि हॉकिंग विकिरण ने ब्लैक होल के साथ एक समस्या को हल किया, इसने फ़ायरवॉल विरोधाभास के रूप में ज्ञात एक और समस्या पैदा की। जब क्वांटम कण जोड़े में दिखाई देते हैं, तो वे उलझ जाते हैं, जिसका अर्थ है कि वे क्वांटम तरीके से जुड़े हुए हैं। यदि एक कण ब्लैक होल द्वारा कब्जा कर लिया जाता है, और दूसरा भाग जाता है, तो जोड़ी का उलझा हुआ स्वभाव टूट जाता है। क्वांटम यांत्रिकी में, हम कहेंगे कि कण युग्म एक शुद्ध अवस्था में दिखाई देता है, और घटना क्षितिज उस अवस्था को तोड़ता हुआ प्रतीत होगा।
पिछले साल यह दिखाया गया था कि यदि हॉकिंग विकिरण एक शुद्ध स्थिति में है, तो या तो यह थर्मोडायनामिक्स द्वारा आवश्यक तरीके से विकिरण नहीं कर सकता है, या यह घटना क्षितिज की सतह के पास उच्च ऊर्जा कणों का एक फ़ायरवॉल बनाएगा। इसे अक्सर फ़ायरवॉल विरोधाभास कहा जाता है क्योंकि सामान्य सापेक्षता के अनुसार यदि आप एक ब्लैक होल के घटना क्षितिज के पास होते हैं तो आपको कुछ भी असामान्य नहीं दिखना चाहिए। सामान्य सापेक्षता के मौलिक विचार (समतुल्यता का सिद्धांत) की आवश्यकता है कि यदि आप स्वतंत्र रूप से घटना क्षितिज के निकट गिर रहे हैं, तो उच्च ऊर्जा कणों का उग्र फ़ायरवॉल नहीं होना चाहिए। अपने पेपर में, हॉकिंग ने इस विरोधाभास का समाधान पेश किया कि ब्लैक होल में घटना क्षितिज नहीं हैं। इसके बजाय उनके पास स्पष्ट क्षितिज है कि उन्हें ऊष्मप्रवैगिकी का पालन करने के लिए फ़ायरवॉल की आवश्यकता नहीं है। इसलिए लोकप्रिय प्रेस में "कोई और अधिक ब्लैक होल" की घोषणा नहीं हुई।
लेकिन फ़ायरवॉल विरोधाभास केवल तभी उत्पन्न होता है जब हॉकिंग विकिरण एक शुद्ध स्थिति में होता है, और पिछले महीने सबीन हॉसेनफेलर द्वारा एक पेपर से पता चलता है कि हॉकिंग विकिरण शुद्ध स्थिति में नहीं है। अपने कागज में, होसेनफेलर दिखाता है कि उलझे हुए कणों की एक जोड़ी के कारण होने के बजाय, हॉकिंग विकिरण दो जोड़े उलझे हुए कणों के कारण है। एक उलझी हुई जोड़ी ब्लैक होल से फंस जाती है, जबकि दूसरी उलझी हुई जोड़ी बच जाती है। यह प्रक्रिया हॉकिंग के मूल प्रस्ताव के समान है, लेकिन हॉकिंग कण शुद्ध स्थिति में नहीं हैं।
तो कोई विरोधाभास नहीं है। ब्लैक होल एक तरह से विकीर्ण कर सकते हैं जो थर्मोडायनामिक्स से सहमत हैं, और घटना क्षितिज के पास के क्षेत्र में एक फ़ायरवॉल नहीं है, जैसे कि सामान्य सापेक्षता की आवश्यकता होती है। इसलिए हॉकिंग का प्रस्ताव एक समस्या का समाधान है जो मौजूद नहीं है।
मैंने यहां जो प्रस्तुत किया है वह स्थिति का एक बहुत ही संक्षिप्त अवलोकन है। मैंने कुछ अधिक सूक्ष्म पहलुओं पर प्रकाश डाला है। अधिक विस्तृत (और स्पष्ट रूप से स्पष्ट) अवलोकन के लिए, अपने ब्लॉग पर एथन सेइगेल के पोस्ट स्टार्ट विथ ए बैंग की जाँच करें! इसके अलावा सबाइन होसेनफेलर के ब्लॉग, बैक रिएक्शन पर पोस्ट देखें, जहां वह खुद इस मुद्दे के बारे में बात करती है।
