“ผลงานสุดท้าย” อีกชิ้นของฮอว์คิง ชี้ข้อมูลไม่สูญหายในหลุมดำ

ทีมวิจัยจากมหาวิทยาลัยเคมบริดจ์ ซึ่งมี ศ. สตีเฟน ฮอว์คิง ผู้ล่วงลับรวมอยู่ด้วย ได้เผยรายละเอียดของงานวิจัยสำคัญชิ้นสุดท้ายในชีวิตของนักฟิสิกส์อัจฉริยะ ซึ่งเสร็จสมบูรณ์ก่อนเขาจะเสียชีวิตไม่กี่วัน โดยงานวิจัยชิ้นนี้ทำให้ ศ.ฮอว์คิงค้นพบว่า ข้อมูลของสรรพสิ่งที่ตกลงไปในหลุมดำจะไม่ถูกทำลาย

ศ. มัลคอล์ม เพอร์รี ผู้ร่วมทีมวิจัยกับ ศ. ฮอว์คิง เปิดเผยถึงผลการศึกษาดังกล่าวในบทความที่ตีพิมพ์ในหนังสือพิมพ์เดอะการ์เดียน โดยระบุว่าเขาและ ศ. ฮอว์คิง มุ่งตอบคำถามซึ่งเป็นที่ถกเถียงกันมานานว่า ข้อมูลของสิ่งต่าง ๆ ที่ตกลงไปในหลุมดำนั้นจะถูกทำลายไปหมดสิ้น หรือว่าจะยังถูกเก็บรักษาไว้ในรูปแบบอื่น ๆ ตามกฎของกลศาสตร์ควอนตัมที่ชี้ว่าข้อมูลจะไม่มีวันสูญหาย

ด้วยผลการคำนวณทางคณิตศาสตร์ที่ต่อยอดจากงานวิจัยของอัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ ศ. ฮอว์คิง สามารถพิสูจน์ให้เห็นได้ว่าหลุมดำนั้นมีอุณหภูมิอยู่ ซึ่งจะส่งผลให้มันต้องสูญเสียความร้อนให้กับห้วงอวกาศจนระเหยหายไปได้ในที่สุด

นอกจากนี้ การที่หลุมดำมีอุณหภูมิแสดงว่ามันจะต้องมีคุณสมบัติตามกฎอุณหพลศาสตร์ข้อที่สอง คือจะต้องมีเอนโทรปี (Entropy) หรือความไร้ระเบียบในระบบซึ่งมีสิ่งที่แตกต่างมาอยู่รวมกัน โดยเมื่อเวลาผ่านไประบบจะมีการปรับตัวเชิงพลังงาน เพื่อให้ค่าต่าง ๆ เช่นอุณหภูมิ แรงดัน หรือความหนาแน่นภายในระบบที่ไม่สม่ำเสมอ ค่อย ๆ ลดลงจนเป็นเนื้อเดียวกันได้

ศ. ฮอว์คิงและทีมวิจัยพบว่า อนุภาคของแสงหรือโฟตอนที่กระจายอยู่โดยรอบหลุมดำนั้น เป็นส่วนหนึ่งในเอนโทรปีของหลุมดำที่เก็บรักษาข้อมูลของสารพัดสิ่งซึ่งตกลงไปภายในเอาไว้ โดย ศ. ฮอว์คิงเรียกอนุภาคของแสงนี้ว่า "ขนอ่อน" หรือ Soft hair เนื่องจากเป็นความแตกต่างเล็ก ๆ เชิงข้อมูล ที่ทำให้แยกแยะหลุมดำแต่ละแห่งออกจากกันได้ เหมือนกับที่ลักษณะของผมบนศีรษะช่วยให้เราแยกแยะหรือจดจำบุคคลต่าง ๆ ที่พบได้

มีการนำบทความวิจัยเรื่องนี้ออกเผยแพร่ในคลังเอกสารวิชาการออนไลน์ arXiv.org แล้ว โดยยังไม่ได้ลงตีพิมพ์ในวารสารวิชาการอื่น ๆ ที่บทความวิจัยต้องผ่านการพิจารณาจากผู้เชี่ยวชาญเสียก่อน

"ตอนที่เราติดต่อไปยัง ศ.ฮอว์คิง เพื่อบอกว่างานวิจัยขั้นสุดท้ายเสร็จสมบูรณ์แล้ว เราไม่รู้เลยว่าท่านกำลังป่วยหนักและต้องสื่อสารกับเราด้วยความยากลำบาก ผมต้องพูดกับท่านผ่านลำโพงขยายเสียง และท่านก็แสดงว่ารับรู้ด้วยรอยยิ้มกว้างบนใบหน้า" ศ.เพอร์รี กล่าว

หลังจากนี้ทีมผู้วิจัยยังจะต้องศึกษาต่อไป เพื่อให้ทราบรายละเอียดของกลไกที่ชัดเจนว่า ข้อมูลที่เชื่อมโยงเกี่ยวข้องกับเอนโทรปีของหลุมดำนั้น ถูกนำไปเก็บรักษาไว้ในอนุภาคโฟตอนได้อย่างไร และข้อมูลนี้จะหลุดออกมาจากหลุมดำเมื่อมันระเหยหายไปได้อย่างไรด้วย