Nghịch lý thông tin về lỗ đen của Stephen Hawking đã khiến các nhà khoa học bối rối trong nửa thế kỷ và khiến một số người đặt câu hỏi về các định luật vật lý cơ bản. Các nhà khoa học hiện cho biết họ có thể đã giải quyết được vấn đề khét tiếng bằng cách chỉ ra rằng các lỗ đen có một đặc tính được gọi là ‘tóc lượng tử’.

Nếu đúng, đây sẽ là một bước tiến vượt bậc trong vật lý lý thuyết.

Giáo sư Xavier Calmette, từ Đại học Sussex, người đứng đầu công trình nghiên cứu, cho biết sau khi nghiên cứu toán học đằng sau vấn đề trong một thập kỷ, nhóm của ông đã đạt được tiến bộ nhanh chóng trong năm qua khiến họ tin tưởng rằng cuối cùng họ đã giải được bài toán. .

“Trong cộng đồng khoa học thường cho rằng việc giải quyết nghịch lý này sẽ đòi hỏi một sự thay đổi mô hình lớn trong vật lý, buộc phải cải tổ cơ học lượng tử hoặc thuyết tương đối rộng có thể xảy ra,” Calmette nói. “Những gì chúng tôi tìm thấy – và tôi nghĩ đặc biệt thú vị – là điều này không cần thiết.”

Nghịch lý Hawking được tóm tắt như sau: Các quy tắc vật lý lượng tử nói rằng thông tin được bảo toàn. lỗ đen Nó đặt ra một thách thức đối với định luật này vì một khi một vật thể đi vào lỗ đen, nó sẽ biến mất vĩnh viễn – cùng với bất kỳ thông tin nào được mã hóa trong đó. Hawking đã xác định nghịch lý này và trong nhiều thập kỷ tiếp tục khiến các học giả bối rối.

Đã có vô số giải pháp được đề xuất, bao gồm “lý thuyết tường lửa” trong đó thông tin được cho là cháy trước khi đi vào lỗ đen, “lý thuyết quả cầu lông tơ” trong đó các lỗ đen được cho là có ranh giới mờ và nhiều nhánh khác nhau của chuỗi học thuyết. Nhưng hầu hết các đề xuất này đều yêu cầu viết lại các định luật của cơ học lượng tử hoặc lý thuyết hấp dẫn của Einstein, hai trụ cột của vật lý hiện đại.

Ngược lại, lý thuyết thơ lượng tử tuyên bố giải quyết nghịch lý bằng cách thu hẹp khoảng cách giữa thuyết tương đối rộng và cơ học lượng tử bằng cách sử dụng một công thức toán học mới.

Cái tên này thể hiện quan điểm dựa trên vật lý cổ điển rằng các lỗ đen có thể được coi là những vật thể đơn giản đến kinh ngạc, chỉ được xác định bằng khối lượng và tốc độ quay của chúng. Dự đoán về các lỗ đen hói không có đặc điểm đã được gọi là “lý thuyết không có tóc” kể từ những năm 1970.

Calmette và các cộng sự của ông tin rằng lỗ đen phức tạp hơn – hoặc có nhiều lông. Họ cho rằng khi vật chất sụp đổ thành một lỗ đen, nó sẽ để lại một dấu ấn mờ nhạt trong trường hấp dẫn của nó. Dấu vân tay này được gọi là “sợi tóc lượng tử” và các tác giả cho biết nó sẽ cung cấp cơ chế lưu giữ thông tin trong quá trình hố đen sụp đổ. Theo lý thuyết này, hai lỗ đen có khối lượng và bán kính giống hệt nhau, nhưng có cấu hình bên trong khác nhau, sẽ có những khác biệt rất nhỏ trong trường hấp dẫn của chúng.

“Giải pháp của chúng tôi không yêu cầu ý tưởng suy đoán; thay vào đó, nghiên cứu của chúng tôi chứng minh rằng hai lý thuyết có thể được sử dụng để thực hiện các tính toán nhất quán về lỗ đen và giải thích cách lưu trữ thông tin mà không cần đến vật lý mới triệt để.”

Không có cách rõ ràng nào để kiểm tra lý thuyết bằng các quan sát thiên văn – các dao động hấp dẫn sẽ quá nhỏ để đo lường. Nhưng lý thuyết này có thể sẽ bị giám sát chặt chẽ từ cộng đồng lý thuyết.

Giáo sư Toby Wiseman, một nhà vật lý lý thuyết tại Đại học Hoàng gia London, gọi bài báo là “công việc tốt”, nhưng vẫn không tin rằng nó đã giải quyết được nghịch lý hàng thập kỷ.

Điều quan trọng, ông nói, bài báo gợi ý rằng có thể thu thập thêm một số thông tin về những gì bên trong lỗ đen – nhưng nó không cho thấy rằng hiện tượng này có thể giải thích tất cả những thông tin dường như còn thiếu. “Họ không xuất hiện và đó là mấu chốt của sự mâu thuẫn,” anh nói.

Ông nói: “Cảm giác của tôi là để thực sự giải quyết nghịch lý này, bạn phải hiểu đầy đủ về cách cơ học lượng tử và lực hấp dẫn kết hợp với nhau. “Họ đang xem xét những chỉnh sửa nhỏ, nhưng không phải toàn bộ sự kết hợp của cả hai.”

Calmette nói, “Khi bạn có một yêu sách lớn, bạn phải ủng hộ nó. Sẽ mất một thời gian để mọi người hoàn toàn chấp nhận điều này. Điều trớ trêu đã có từ lâu và bạn có những người rất nổi tiếng trên toàn thế giới đang làm việc. điều này trong nhiều năm. ”

Công trình đã được đăng trên tạp chí Physical Review Letters.