طريقة سهلة للتفكير في إنتروبيا الثقوب السوداء هي التفكير في أن الكون يمثل فقدان الطاقة الحرة - أي الطاقة المتاحة للقيام بالعمل - من النظام. وغني عن القول أن أي شيء ترميه في ثقب أسود لم يعد متاحًا للقيام بأي عمل في الكون الأوسع.
من الطرق السهلة للتفكير في القانون الثاني للديناميكا الحرارية (وهو القانون المتعلق بالأنتروبيا) هو مراعاة أن الحرارة لا يمكن أن تتدفق من موقع أكثر برودة إلى موقع أكثر حرارة - فهي تتدفق في الاتجاه الآخر فقط. ونتيجة لذلك ، يجب أن يحقق أي نظام معزول في نهاية المطاف حالة توازن حراري. أو إذا كنت ترغب في ذلك ، فإن انتروبيا النظام المعزول سوف يميل إلى التزايد بمرور الوقت - تحقيق قيمة قصوى عندما يحقق هذا النظام التوازن الحراري.
إذا كنت تعبر عن الإنتروبيا رياضيا - فهي قيمة محسوبة وقيمة تميل إلى الزيادة بمرور الوقت. في السبعينيات ، عبر جاكوب بيكنشتاين عن الكون الأسود كمشكلة للفيزياء. لا شك أنه يمكن أن يفسر ذلك بشكل أفضل بكثير مما أستطيع ، ولكن أعتقد أن الفكرة هي أنه إذا قمت فجأة بنقل نظام ذي قيمة إنتروبية معروفة بعد أفق الحدث لثقب أسود ، فإنه يصبح لا حد له - كما لو أن انتروبيا يتلاشى. هذا يمثل انتهاكًا للقانون الثاني للديناميكا الحرارية - نظرًا لأن إنتروبيا النظام يجب أن يظل ثابتًا في أحسن الأحوال - أو في كثير من الأحيان يزيد - لا يمكن أن ينخفض فجأة مثل هذا.
لذا فإن أفضل طريقة للتعامل مع ذلك هي الاعتراف بأن أي انتروبيا يمتلكه النظام يتم نقله إلى الثقب الأسود عندما يدخل النظام فيه. هذا هو سبب آخر يمكن اعتبار أن الثقوب السوداء لها إنتروبيا عالية جدًا.
ثم نأتي إلى قضية المعلومات. الجملة قفز الثعلب البني السريع فوق الكلب الكسول هو نظام مصمم هندسيًا للغاية مع مستوى منخفض من الإنتروبيا - أثناء رسم 26 بلاطًا من مجموعة الخربشة ووضعها على أي حال ، إلا أنها تأتي لتقدم كائنًا عشوائيًا بمستوى عالٍ من الكون والريبة (إلى الحد الذي يمكن أن يكون فيه أي من مليار الاختلافات الممكنة).
قم بإلقاء بلاط الخربشة في ثقب أسود - سيحملون معه مهما كانت قيمة الكون التي بدأوا بها - والتي من المرجح أن تزداد داخل الثقب الأسود. في الواقع ، من المرجح أن البلاط لن يصبح أكثر تشوشًا فحسب ، بل يتم سحقه في الواقع إلى أجزاء داخل الثقب الأسود.
الآن هناك مبدأ أساسي في ميكانيكا الكم يتطلب أن المعلومات لا يمكن تدميرها أو فقدانها. يتعلق الأمر بوظائف الموجة أكثر من البلاط الخربشة - ولكن دعنا نلتزم بالقياس.
لن تنتهك مبدأ الحفاظ على المعلومات عن طريق ملء ثقب أسود بالبلاط الخربشة. يتم نقل معلوماتهم فقط إلى الثقب الأسود بدلاً من فقدانها - وحتى إذا تم سحق البلاط إلى قطع ، فإن المعلومات لا تزال موجودة في شكل ما. لابأس.
ولكن ، هناك مشكلة إذا تبخر الثقب الأسود في غوغول أو سنوات أخرى عبر إشعاع هوكينغ ، الذي ينشأ عن التقلبات الكمية في أفق الحدث وليس له علاقة سببية واضحة بمحتويات الثقب الأسود.
الحل المفضل حاليًا لهذه المشكلة هو مبدأ التصوير المجسم - الذي يشير إلى أن كل ما يدخل الثقب الأسود يترك بصمة في أفق الحدث - مثل هذه المعلومات حول محتويات الثقب الأسود بالكامل يمكن اشتقاقها من "سطح" أفق الحدث فقط - وأي إشعاع هوكينج لاحق يتأثر على مستوى الكم بهذه المعلومات - مثل أن إشعاع هوكينج ينجح في نقل المعلومات من الثقب الأسود مع تبخر الثقب الأسود.
يقدم Zhang وآخرون نهجًا آخر يشير إلى أن إشعاع هوكينج ، عبر النفق الكمومي ، يحمل الإنتروبيا من الثقب الأسود - وبما أن انخفاض الإنتروبيا يعني تقليل عدم اليقين - فهذا يمثل كسبًا صافًا للمعلومات المستمدة من الثقب الأسود. لذا فإن إشعاع هوكينج لا يحمل فقط الإنتروبيا ، ولكن أيضًا المعلومات من الثقب الأسود.
ولكن هل هذا مقنع أكثر من فكرة الهولوغرام؟ حسنًا ، هذا غير مؤكد ...
قراءة متعمقة: Zhang et al. تفسير الانتروبيا للثقب الأسود.
