Posted by „დიდი მონაცემების“ ეპოქაში, კაცობრიობა უზარმაზარი რაოდენობის მონაცემთა გენერირებას იწყებს. სად შეიძლება შეინახოს დაგროვებული მონაცემები ზეცივილიზაციამ?
ამერიკელი ფიზიკოსის ჯონ უილერისა და ასპირანტ ჯეიკობ ბექენშთაინის განსჯები შორეულ 1970 წელს. ცივი და ცხელი ჩაის ერთმანეთში შერევით, ამბობდა უილერი, შუალედური ტემპერატურის სითხეს ვღებულობთ. მოლეკულების სითბური მოძრაობა ქაოტურია, ამ ქაოსის ხარისხი ტემპერატურის მატებასთან ერთად იზრდება. ქაოტურობის აღსაწერად სპეციალურ სიდიდეს – ენტროპიას იყენებენ. ერთმანეთში შერეული ჩაის ენტროპია ცხელისა და ცივის ჯამურ ენტროპიაზე მაღალი იქნება. შედეგად სამყაროს საერთო ენტროპიაც გაიზრდება, როგორც ამას თერმოდინამიკის მეორე კანონი მოითხოვს.
რა იქნება, თუ ამ გაზავებულ ჭიქას შავ ხვრელში ჩავაგდებთ? სამყაროსეული ენტროპია შემცირდება, რადგან მისი მატარებელი, გარე სამყაროსგან სრულიად იზოლირებული იქნება. ასეთ შემთხვევაში კი თერმოდინამიკის მეორე კანონი დაირღვევა (თერმოდინამიკის მეორე კანონის მიხედვით, ჩაკეტილი სისტემის ენტროპია ვერ შემცირდება. აქედან გამომდინარეობს, მაგალითად, რომ სითბო ვერ გადაეცემა უფრო ცივი სხეულიდან უფრო თბილ სხეულს, თუკი მასზე მუშაობას არ შევასრულებთ).
გადაარჩინო სამყარო
ბექენშთეინმა შეწინააღმდეგება გადაწყვიტა – შავი ხვრელის გარე საზღვარი (ჰორიზოტი) გაცხელებული შავი სხეულივით იქცევა. ამიტომ ხვრელს ნულზე მეტი ტემპერატურა შეგვიძლია მივაწეროთ, შესაბამისად, გარკვეული ენტროპიაც, თუმცა თავისებური. ჩვეულებრივი სხეულის ენტროპია მისი მოცულობის პროპორციულია, შავი ხვრელისა კი მისი ჰორიზონტის ფართობისა, ანუ რადიუსის კვადრატის (მოვლენათა ჰორიზონტიდან უკან გამოსვლა არაფერს შეუძლია; შავი ხვრელების საიდუმლო).
მეორეს მხრივ, ჰორიზონტის რადიუსი ხვრელის მასის პროპორციულია (ხვრელის ზომა მუდმივად წერეტილოვანი, სინგულარულია, ხოლო მოვლენათა ჰორიზონტი მასის მატებასთან ერთად იზრდება). თუ ხვრელი რაიმე ობიექტს ყლაპავს, მისი მასა იზრდება, შესაბამისად ჰორიზონტის რადიუსიც, ანუ ენტროპიაც. იმ შემთხვევაში, რომელზეც უილერი საუბრობდა, ხვრელის დამატაბითი ენტროპია გადააჭარბებს ენტროპიას ცივი და ცხელი ჩაის შერევის მერე. ეს დასკვნა თრმოდინამიკის მეორე კანონის გადამრჩნელია.
კლასიკა და კვანტები
თავდაპირველად, შავი ხვრელების არსებობა მიზიდულობის აინშტაინისეული თეორიის საფუძველზე იწინასწარმეტყველეს, რომელიც კვანტურ ეფექტებს არ ითვალისწინებს. შავი ხვრელის ჰორიზონტთან ახლოს მიმდინარე პროცესების ანალიზისთვის ბექენშთაინმა და ჰოკინგმა კვანტური ფიზიკა გამოიყენეს, რითაც უილერის გამოცანა ამოხსნეს. თუმცა გაჩნდა ახალი პარადოქსი, რომელიც კვანტური ფიზიკის საფუძვლებს ეხებოდა. დავუშვათ, ხვრელი გარკვეული სტრუქტურის (სტრუქტურა კი ინფორმაციის მატარებელია) ობიექტს შთანთქავს. ხვრელი ამ ობიექტს სითბურ გამოსხივებად აქცევს, რომელიც არანაირი ინფორმაციის მატარებელი არ არის. ანუ ინფორმაცია ქრება, რაც კვანტურ პოსტულატებს ეწინააღმდეგება.
შავი ხვრელების ინფორმაციული პარადოქსი ჯერ კიდევ სამოცდაათიან წლებში გაიაზრეს. ოთხმოცდაათიანების ბოლოს ამ თემით სტივენ ჰოკინგი, ქიპ თორნი და ჯონ ფრესქლი იყვენენ დაკავებულნი. ცხარე დისკუსიების მერეც, შავ ხვრელში ინფორმაციის დაკარგვის საკითხი ისევ გადაუწყვეტელი დარჩა.
გიორგი დვალი
ნიუ-იორკისა და მიუნჰენის უნივერსიტეტების თეორიული ფიზიკის პროფესორი.
„შავი ხვრელის შიგა სივრცე არ არის ცარიელი. ის, გრავიტონებით არის შევსებული – მიზიდულობის ველის კვანტებით. მზიური მასის შავი ხვრელისთვის მათი რაოდენობა 1077 შეადგენს, რაც დამზერადი სამყაროს ატომთა რაოდენობაზე მხოლოდ ათასჯერ ნაკლებია. ყველა გრავიტონი მინიმალურ ენერგეტიკულ მდგომარეობაშია, ამიტომ ერთიან კვანტურ სისტემას ქმნის, როგორც ბოზე-აინშტაინის კონდენსატი (ნივთიერების აგრეგატული მდგომარეობა, ძირითადად ბოზონების საფუძველზე, გაცივებული თითქმის აბსოლუტურ ნულამდე. ასეთ მდგომარეობაში ატომთა დიდი რაოდენობა მინიმალურ ენერგეტიკულ მდგომარეობაშია, რის გამოც კვანტური ეფექტები თავს მაკროსკოპულ დონეზეც ავლენს). როცა ხვრელი რაიმე ობიექტს შთანთქავს, გრავიტონულ კონდენსატში რხევები აღიგზნება, დამოკიდებული ობიექტის სტრუქტურაზე. ამიტომ ხვრელში შესული ინფორმაცია სხვა მატარებლებზე გადაიწერება და არანაირი პარადოქსიც აღარ ჩნდება“.
სინამდვილეში, შეიძლება, არანაირი პარადოქსიც არ არსებობს. ყოველ შემთხვევაში, ასე თვლიან ნიუ-იორკისა და მიუნჰენის უნივერსიტეტების თეორიული ფიზიკის პროფესორი გიორგი დვალი და მისი მადრიდელი კოლეგა ცეზარ გომესი. თავიანთ სტუდენტებთან ერთად მათ მიკროსკოპული მოდელი შექმნეს ინფორმაციის შენახვისა ჩვენი სამყაროს შავი ხვრელების შიგნით. შეიძლება მოგვეჩვენოს, რომ ხვრელში ჩაკეტილი ინფორმაცია ჩვენი სამყაროსთვის დაკარგულია და ამ თვალსაზრისით პარადოქსთან გვაქვს საქმე. თუმცა დვალისა და გომესის თეორიის მიხედვით, ეს ასე არ არის.
გრავიტონული კონდენსატის ვიბრაციები ჰოკინგისეული გამოსხივების სპექტრს ცვლიან და ის აღარ არის მთლიანად სითბური. ინფორმაცია სწორედ სითბური სპექტრიდან გადახრებში ინახება, რომლის დანახვა და გაშიფვრა პრინციპში გარე დამკვირვებელს შეუძლია. მნიშვნელოვანია, რომ ამისათვის საჭირო დრო ხვრელის სიცოცხლის ხანგრძლივობაზე ყოველთვის ნაკლებია, რა მოცულობის ინფორმაციაც არ უნდა გადაყლაპოს მან.
ამრიგად, შავი ხვრელები უზარმაზარი მოცულობის ინფორმაციის მატარებლები შეიძლება იყოს. გრავიტონული კონდენსატის ვიბრაციები არც იდღაბნება და არც იხშობა, ძალიან დიდი ხნით, პრაქტიკულად მარადიულად. ზეცივილიზაციამ (დაკონსერვებული დრო; სამყარო საკუთარი ხელებით: ინფლატონების თეორია) შავი ხვრელები ნებისმიერი მოცულობის ინფორმაცის აბსოლუტურად საიმედო შემნახველებად შეიძლება გამოიყენოს. იქნებ, სამყაროში არსებობს ხვრელები, რომლებიც დიდი ხნის წინათ დაღუპული სამყაროების შესახებ ინფორმაციის მატარებლებია (elementy.ru).