ബ്ലാക്ക് ഹോൾ ഇൻഫോർമേഷൻ പാരഡോക്സ് (Black Hole Information Paradox)

 

ബ്ലാക്ക് ഹോളിനെക്കുറിച്ചുള്ള ഒരു സുപ്രധാന ആശയക്കുഴപ്പമാണ് ബ്ലാക്ക് ഹോൾ ഇൻഫോർമേഷൻ പാരഡോക്സ് (Black Hole Information Paradox). ലളിതമായി പറഞ്ഞാൽ, നമ്മുടെ പ്രപഞ്ചത്തിലെ ഏറ്റവും അടിസ്ഥാനപരമായ രണ്ട് നിയമങ്ങൾ തമ്മിൽ ബ്ലാക്ക് ഹോളുകളുടെ കാര്യത്തിൽ ഉണ്ടാകുന്ന ഒരു വൈരുധ്യമാണിത്.

ഈ രണ്ട് നിയമങ്ങൾ ഇവയാണ്:

 * ക്വാണ്ടം മെക്കാനിക്സ് (Quantum Mechanics): വിവരങ്ങൾ ഒരിക്കലും നഷ്ടപ്പെടുന്നില്ല എന്ന് ക്വാണ്ടം മെക്കാനിക്സ് പറയുന്നു. ഒരു വസ്തു നശിപ്പിക്കപ്പെട്ടാലും, അതിന്റെ എല്ലാ വിവരങ്ങളും (quantum information) പ്രപഞ്ചത്തിൽ എവിടെയെങ്കിലും നിലനിൽക്കും. ഉദാഹരണത്തിന്, ഒരു പുസ്തകം കത്തിച്ചാൽ പോലും, അതിന്റെ കണികകളുടെയും ഊർജ്ജത്തിന്റെയും വിവരങ്ങൾ പ്രപഞ്ചത്തിൽ എവിടെയെങ്കിലും സൂക്ഷിക്കപ്പെടും. ഈ നിയമത്തെ 'യൂണിറ്റാരിറ്റി' (Unitarity) എന്ന് പറയുന്നു.

 * പൊതു ആപേക്ഷികതാ സിദ്ധാന്തം (General Relativity) & ഹോക്കിംഗ് വികിരണം (Hawking Radiation): ആൽബർട്ട് ഐൻസ്റ്റൈന്റെ പൊതു ആപേക്ഷികതാ സിദ്ധാന്തം അനുസരിച്ച്, ബ്ലാക്ക് ഹോളുകൾക്ക് ഉള്ളിലേക്ക് പോകുന്നതൊന്നും പുറത്തുവരില്ല. എന്നാൽ, സ്റ്റീഫൻ ഹോക്കിംഗ് കണ്ടെത്തിയ ഹോക്കിംഗ് വികിരണം എന്ന പ്രതിഭാസം അനുസരിച്ച്, ബ്ലാക്ക് ഹോളുകൾ വളരെ സാവധാനം ഊർജ്ജം പുറത്തുവിട്ട് ചുരുങ്ങുകയും ഒടുവിൽ അപ്രത്യക്ഷമാവുകയും ചെയ്യും.

എന്താണ് പാരഡോക്സ്?

ഒരു വസ്തു ബ്ലാക്ക് ഹോളിന്റെ ഇവന്റ് ഹൊറൈസൺ (Event Horizon - ബ്ലാക്ക് ഹോളിന്റെ അതിർത്തി) കടന്ന് ഉള്ളിലേക്ക് പോകുമ്പോൾ, അതിന്റെ എല്ലാ വിവരങ്ങളും ബ്ലാക്ക് ഹോളിനുള്ളിൽ കുടുങ്ങുന്നു. ഹോക്കിംഗ് വികിരണം വഴി ബ്ലാക്ക് ഹോൾ അപ്രത്യക്ഷമാകുമ്പോൾ, അതിനുള്ളിലുള്ള വിവരങ്ങൾക്ക് എന്ത് സംഭവിക്കും എന്നതാണ് പ്രധാന ചോദ്യം.

 * വിവരങ്ങൾ നഷ്ടപ്പെടുകയാണോ? ഹോക്കിംഗ് വികിരണം പുറത്തുവിടുന്നത് ഒരുതരം താപ വികിരണമാണ് (thermal radiation). ഇതിന് ബ്ലാക്ക് ഹോളിലേക്ക് പോയ വസ്തുക്കളുടെ യഥാർത്ഥ വിവരങ്ങളുമായി നേരിട്ട് ബന്ധമില്ല. അങ്ങനെയെങ്കിൽ, ബ്ലാക്ക് ഹോൾ അപ്രത്യക്ഷമാകുമ്പോൾ അതിനുള്ളിലെ വിവരങ്ങൾ പൂർണ്ണമായും പ്രപഞ്ചത്തിൽ നിന്ന് ഇല്ലാതാകുന്നു എന്ന് വരും. ഇത് ക്വാണ്ടം മെക്കാനിക്സിന്റെ 'വിവരങ്ങൾ ഒരിക്കലും നഷ്ടപ്പെടില്ല' എന്ന നിയമത്തിന് വിരുദ്ധമാണ്.

 * അഥവാ വിവരങ്ങൾ പുറത്തുപോകുന്നുണ്ടോ? വിവരങ്ങൾ നഷ്ടപ്പെടുന്നില്ലെങ്കിൽ, അവ എങ്ങനെയാണ് ബ്ലാക്ക് ഹോളിൽ നിന്ന് പുറത്തുവരുന്നത്? ഇവന്റ് ഹൊറൈസൺ കടന്നാൽ പ്രകാശത്തിന് പോലും പുറത്തുവരാൻ കഴിയില്ല എന്നിരിക്കെ, വിവരങ്ങൾക്ക് മാത്രം എങ്ങനെ പുറത്തുവരാൻ സാധിക്കും?

ഈ രണ്ട് സാധ്യതകളും നിലവിലുള്ള ഭൗതികശാസ്ത്ര നിയമങ്ങളെ ലംഘിക്കുന്നതായി തോന്നുന്നു. ഈ വൈരുധ്യത്തെയാണ് "ബ്ലാക്ക് ഹോൾ ഇൻഫോർമേഷൻ പാരഡോക്സ്" എന്ന് പറയുന്നത്.

സാധ്യമായ പരിഹാരങ്ങൾ - നിലവിൽ സിദ്ധാന്തങ്ങൾ മാത്രമാണ്

ഈ പാരഡോക്സിന് ഇന്നും ഒരു പൂർണ്ണമായ പരിഹാരം കണ്ടെത്തിയിട്ടില്ല. എന്നിരുന്നാലും, ചില സിദ്ധാന്തങ്ങൾ മുന്നോട്ട് വെച്ചിട്ടുണ്ട്:

 * വിവരങ്ങൾ ഒരു അവശിഷ്ടമായി നിലനിൽക്കുന്നു (Information is stored in a remnant): ഹോക്കിംഗ് വികിരണം ബ്ലാക്ക് ഹോൾ പൂർണ്ണമായി അപ്രത്യക്ഷമാകുന്നതിന് മുമ്പ് നിലയ്ക്കുകയും ഒരു ചെറിയ അവശിഷ്ടം (remnant) അവശേഷിക്കുകയും ചെയ്യാം. ഈ അവശിഷ്ടത്തിൽ വിവരങ്ങൾ സൂക്ഷിക്കപ്പെടുന്നുണ്ടാകാം. എന്നാൽ, അത്തരമൊരു അവശിഷ്ടം നിലനിൽക്കുന്നതിന് നിലവിൽ അംഗീകരിക്കപ്പെട്ട ഒരു സംവിധാനവുമില്ല.

 * ബേബി യൂണിവേഴ്സുകളിലേക്ക് വിവരങ്ങൾ പോകുന്നു (Information goes into baby universes): ചില സിദ്ധാന്തങ്ങൾ അനുസരിച്ച്, ഒരു ബ്ലാക്ക് ഹോളിനുള്ളിൽ പ്രവേശിക്കുന്ന വിവരങ്ങൾ മറ്റൊരു "ബേബി യൂണിവേഴ്സ്" ആയി വികസിക്കുകയും, നമ്മുടെ പ്രപഞ്ചത്തിൽ നിന്ന് വേർപെട്ട് നിലനിൽക്കുകയും ചെയ്യാം.

 * വിവരങ്ങൾ ഇവന്റ് ഹൊറൈസണിൽ സൂക്ഷിക്കപ്പെടുന്നു (Information is encoded on the event horizon - Holographic Principle): ഹോക്കിംഗ് പിന്നീട് മുന്നോട്ട് വെച്ച ഒരു ആശയമാണിത്. വിവരങ്ങൾ ബ്ലാക്ക് ഹോളിന്റെ ഉള്ളിലേക്ക് പോകുന്നതിന് പകരം, ഇവന്റ് ഹൊറൈസണിന്റെ ഉപരിതലത്തിൽ ദ്വിമാന രൂപത്തിൽ (2D hologram) സൂക്ഷിക്കപ്പെടുന്നുണ്ടാകാം. ഒരു ത്രിമാന വസ്തുവിന്റെ വിവരങ്ങൾ ഒരു ദ്വിമാന പ്രതലത്തിൽ സൂക്ഷിക്കപ്പെടുന്നു എന്ന ഈ ആശയം "ഹോളോഗ്രാഫിക് പ്രിൻസിപ്പിൾ" (Holographic Principle) എന്നറിയപ്പെടുന്നു. ഇത് ക്വാണ്ടം മെക്കാനിക്സിന്റെ നിയമങ്ങളെ ലംഘിക്കാതെ വിവരങ്ങളെ സംരക്ഷിക്കാൻ സഹായിക്കും.

 * ക്വാണ്ടം മെക്കാനിക്സ് തന്നെ തെറ്റാണ് (Quantum Mechanics is wrong): വളരെ കുറഞ്ഞ സാധ്യതയേ ഉള്ളൂവെങ്കിലും, ക്വാണ്ടം മെക്കാനിക്സിന്റെ ചില അടിസ്ഥാന തത്വങ്ങളിൽ മാറ്റങ്ങൾ വരുത്തേണ്ടി വന്നേക്കാം.

ഈ പാരഡോക്സ്, ഗുരുത്വാകർഷണത്തെയും ക്വാണ്ടം മെക്കാനിക്സിനെയും ഒരുമിപ്പിക്കാൻ ശ്രമിക്കുന്ന ക്വാണ്ടം ഗ്രാവിറ്റി (Quantum Gravity) പോലുള്ള പുതിയ സിദ്ധാന്തങ്ങളുടെ വികാസത്തിന് ഒരു പ്രധാന പ്രചോദനമാണ്.

 സ്റ്റീഫൻ ഹോക്കിംഗ് ഉൾപ്പെടെ നിരവധി പ്രമുഖ ശാസ്ത്രജ്ഞർ ഈ വിഷയത്തിൽ വർഷങ്ങളോളം ഗവേഷണം നടത്തിയിട്ടുണ്ട്. ഈ പാരഡോക്സിന്റെ പരിഹാരം പ്രപഞ്ചത്തെക്കുറിച്ചുള്ള നമ്മുടെ കാഴ്ചപ്പാടിൽ വലിയ മാറ്റങ്ങൾ വരുത്തും.