<<< ฮอว์คิง บอก Event horizon ของหลุมดำไม่มีจริง และแล้ว หลุมดำ ที่เราๆรู้จักกัน จะเปลี่ยนไป >>>

มาปูพื้นกันก่อน
ว่ากันตามคำจำกัดความที่ใช้อยู่ในปัจจุบัน หลุมดำ (Black Hole)
คือ บริเวณที่ กาล-อวกาศ (space-time) มีความโค้งงอสูง จนไม่มีอะไรสามารถวิ่งหนีออกจากหลุมดำได้แม้แต่อนุภาคแสง
และนักวิทยาศาสตร์เรียกเส้นที่กำหนดขอบเขตของหลุมดำว่า event horizon (ขอบฟ้าเหตุการณ์)
อะไรก็ตามที่ข้ามผ่านขอบฟ้าเหตุการณ์ ก็จะไม่มีทางยูเทิร์นหนีหลุมดำได้อีกเลย

ใน ค.ศ. 1975 สตีเฟน ฮอว์คิง ได้เสนอว่าหลุมดำไม่ได้ดำมืดอย่างที่นักวิทยาศาสตร์เคยคิดกัน
เขาทำนายว่าหลุมดำจะเปล่งอนุภาคแสง ออกมาจากขอบฟ้าเหตุการณ์ตลอดเวลา
ซึ่งจะทำให้หลุมดำระเหิดเล็กลงไปเรื่อยๆ และหายไปเองในที่สุด ต่อมาปรากฏการณ์นี้ก็ได้ชื่อว่า Hawking radiation

เมื่อฮอว์คิงพิจารณาทฤษฎีของตัวเองต่อ เขาก็พบว่าการระเหิดของหลุมดำสร้างปัญหาชุดใหม่ขึ้นมาซะแล้ว
เนื่องจากหากหลุมดำระเหิดไปจนหมด สิ่งที่ถูกดูดตกลงไปในหลุมดำก็จะต้องสูญหายไปจากเอกภพด้วย
ซึ่งการหายไปนี้ขัดกับหลักการ Unitarity ของฟิสิกส์ควอนตัม ที่ระบุชัดเจนว่าข้อมูลทางควอนตัมจะสูญหายไปเฉยๆ ไม่ได้

พอเรื่องนี้ประกาศสู่วงการฟิสิกส์ มันก็กลายเป็นประเด็นใหญ่ทันที
นักฟิสิกส์เรียกความขัดแย้งทางทฤษฎีนี้ว่า Black Hole Information Paradox
และเปิดฉากถกเถียงกันอย่างดุเดือด ทั้งผ่านหน้าสื่อและบทความวิชาการ

ล่วงผ่านไปเกือบ 30 ปี สตีเฟน ฮอว์คิง ก็นั่งรถเข็นออกมายอมรับใน ค.ศ. 2004 ว่าเขาคิดผิด
ผลจาก AdS/CFT correspondence แสดงให้เห็นว่าข้อมูลของสิ่งที่ตกลงไปในหลุมดำไม่ได้สูญหายไปไหน

หนึ่งในสมมติฐานที่ได้รับการยอมรับที่สุด ณ เวลานั้น คือ Holographic Principle
ซึ่งอธิบายว่าข้อมูลของสิ่งที่ตกไปในหลุมดำ จะยังคงถูกอนุรักษ์ไว้ในรูปของ ข้อมูลสองมิติ บนผิวนอกของหลุมดำ
แต่ปัญหาก็ไม่ได้จบลงที่ตรงนั้น เพราะยังไม่มีใครรู้อยู่ดีว่าข้อมูลหลุดเล็ดลอดออกจากหลุมดำ
หรือถูกนำมาแปะเป็นโฮโลกราฟที่ผิวหลุมดำได้อย่างไร

นักฟิสิกส์พยายามที่จะปิดคดีของ Black Hole Information Paradox ให้เสร็จสมบูรณ์
ต่างคนก็พยายามหาทางอธิบายไปเรื่อย จนกระทั่งเมื่อราวกลางปี ค.ศ. 2012 นักฟิสิกส์ 5 คน นำโดย  
Joseph Polchinski แห่ง University of California กับ Leonard Susskind แห่งมหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ด

ได้เสนอทฤษฎีพลิกโลกว่าขอบฟ้าเหตุการณ์ของหลุมดำมี Firewall (กำแพงไฟ) นั่นคือ
อะไรก็ตามที่ตกลงมาในขอบฟ้าเหตุการณ์ จะถูกกองสะสมเป็นกำแพงไฟของชั้นอนุภาคพลังงานสูง ล้อมรอบหุ้มหลุมดำเอาไว้
สสารจะถูกสลายและถูกพ่นเป็นข้อมูลออกมา ด้วยการนี้ข้อมูลจึงถูกอนุรักษ์ไว้ ไม่ได้หายไปพร้อมกับการระเหิดของหลุมดำ

พอนักฟิสิกส์คนอื่นๆ เห็นทฤษฎีกำแพงไฟของหลุมดำ หลายคนก็ดีใจที่จะได้คำอธิบาย
มายุติข้อกังขาของ Black Hole Information Paradox อย่างสมบูรณ์แบบสักที
แต่พอกำลังจะอ้าปากร้องว้าว กำแพงไฟของหลุมดำก็สร้างปัญหาของตัวมันเองขึ้นมาซะแล้ว

เพราะว่าหากหลุมดำมี กำแพงไฟ ตามหลักฟิสิกส์ควอนตัม ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป ก็ต้องผิดทันที
เนื่องจากทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปบอกไว้ว่า สสารที่ผ่านขอบฟ้าเหตุการณ์จะไม่รู้สึกอะไรเลยขณะกำลังข้ามผ่าน
มันจะลอยผ่านไปเฉยๆ ราวกับไม่มีอะไรเกิดขึ้น ความขัดแย้งนี้ได้ชื่อเรียกว่า Firewall Paradox

Firewall Paradox ได้ไปกระตุกความสนใจของ สตีเฟน ฮอว์คิง
ซึ่งเป็นตัวการต้นเรื่องทั้งหมดทั้งมวล เขาขบคิดอยู่นานจนได้ข้อสรุปว่า

ถ้าไม่มี ขอบฟ้าเหตุการณ์ ก็จะไม่มีกำแพงไฟ เมื่อไม่มีกำแพงไฟ ก็จะไม่มี Firewall Paradox ฉะนั้นก็แปลได้ว่าหลุมดำไม่มี ขอบฟ้าเหตุการณ์

สตีเฟน ฮอว์คิง มองว่าเมื่อมวลสารยุบตัวลงเป็นหลุมดำ
กาล-อวกาศ ในอาณาบริเวณรอบศูนย์กลางจะโค้งงอ จนเป็นขอบฟ้าที่กักเก็บอนุภาคต่างๆ รวมถึงแสงเอาไว้
แต่ Quantum Fluctuation (การแกว่งทางควอนตัม) จะทำให้อาณาบริเวณนี้อยู่ในภาวะอลหม่าน และเปลี่ยนรูปร่างไปตลอดเวลา
มันจึงไม่ได้เป็นขอบฟ้าเหตุการณ์ตามความจำกัดความดั้งเดิม
เพราะอนุภาคที่ถูกกักไว้ในขอบฟ้าดังกล่าว มีโอกาสที่จะหลุดหนีออกจากหลุมดำได้

ฮอว์คิงเรียกขอบฟ้าของหลุมดำแบบใหม่นี้ว่า apparent horizon และแม้ข้อมูลที่ตกลงมาสู่ apparent horizon จะยังคงถูกอนุรักษ์อยู่
แต่มันจะกระจายเละเทะอลหม่าน ใช้การอะไรไม่ได้ เสมือนกับว่าหลุมดำย่อยข้อมูลนี้หายไป

นอกจากนี้การเปลี่ยนจาก event horizon มาเป็น apparent horizon
ทำให้คำจำกัดความเดิมของหลุมดำใช้การไม่ได้อีกด้วย ฮอว์คิงเสนอให้เปลี่ยนคำจำกัดความของหลุมดำใหม่
โดยอธิบายหลุมดำว่าเป็น สถานะขอบเขตของสนามแรงโน้มถ่วงรูปแบบหนึ่ง

ขณะนี้ บทความของ สตีเฟน ฮอว์คิง ได้ถูกฝากไว้บน arXiv ภายใต้ชื่อหัวข้อ
"Information Preservation and Weather Forecasting for Black Holes" (arXiv:1401.5761)

ตัวเนื้อหาบทความมีสั้นๆ เพียงสองหน้ากระดาษ และไม่มีการพิสูจน์ทางคณิตศาสตร์ประกอบเลย
เนื้อหาส่วนใหญ่เป็นการรวบรวมความคิดจากการบรรยายเมื่อปีที่แล้วของฮอว์คิงเอง (วิดีโอการบรรยาย)

วงการฟิสิกส์ตอบรับทฤษฎีใหม่ของฮอว์คิงด้วยความตื่นเต้น
เราคงต้องรอคอยต่อไปว่าสุดท้ายแล้ว นี่จะเป็นการกู้หน้าตัวเอง หรือเป็นความผิดพลาดอีกครั้งของ สตีเฟน ฮอว์คิง


เดบิต http://jusci.net/node/3191
http://www.newscientist.com/article/dn24937-stephen-hawkings-new-theory-offers-black-hole-escape.html
http://www.nature.com/news/stephen-hawking-there-are-no-black-holes-1.14583