פול גינספרג, איתאקה, ניו יורק
קישור ישיר לדף זה: https://www.hayadan.org.il/hawking060804.html
הודאתו של הפיסיקאי סטיוון הוקינג – ולפיה, מידע שנכנס לתוך חורים שחורים אינו הולך לאיבוד, בניגוד לסברתו הקודמת – עוררה התרגשות גדולה. מרענן לראות את הציבור הרחב מתעניין, ולו לרגע, בחידה המרתקת פיסיקאים תיאורטיים זה 30 שנה. ואולם גם אם ההתערבות המפורסמת של הוקינג עם הפיסיקאי ג'ון פרסקיל הוכרעה – לא כך הסוגיה המדעית.
תורת היחסות הכללית שניסח אלברט איינשטיין ב-1915 היתה נקודת שיא בהתפתחות בת של מאות שנים של הפיסיקה הקלאסית. איינשטיין (ואחרים) מצאו במהרה פתרונות למשוואות שדה המשיכה שלו. אחד הפתרונות כונה בשנות ה-60 חור שחור. החורים השחורים נולדו בלבם של כוכבי ענק שהתפוצצו וקרסו פנימה, עד שכל החומר שלהם נדחס לנקודה מיקרוסקופית קטנה. לכן חורים שחורים הם הביטוי הקיצוני ביותר לכוח המשיכה: דבר אינו יכול להימלט מהם, אפילו לא האור.
קיומם של חורים שחורים הוסק רק באמצעות השפעות כוח המשיכה שלהם על גופים אסטרונומיים אחרים. כוכבים שאותרו באחרונה במסלול קרוב מאוד למרכז גלקסיית שביל החלב שלנו, למשל, מצביעים על קיומו של חור שחור מסיווי ביותר במרכז, בעל מאסה של כמעט פי שלושה מיליון מהמאסה של השמש שלנו ורדיוס של כשמונה מיליוני ק"מ. לו היתה המאסה של כדור הארץ כולו נדחסת לתוך חור שחור, היה נוצר כדור בעל רדיוס של 83 מ"מ.
מכניקת הקוונטים, המתארת את התנהגותם של עצמים קטנים מאוד, כמו אטומים, פרחה עשור לאחר תורת היחסות, וקשה מאוד ליישב בין השתיים. לפני 30 שנה פירסם הוקינג מערכת חישובים, שהתבססה על שילוב בין מכניקת הקוונטים לפיסיקה של חורים שחורים, והוכיחה, כי חומר או אנרגיה יכולים לדלוף מחור שחור. אף שזאת היתה מסקנה מפתיעה היא לא היתה פרדוקסלית משום שיש דוגמאות למהלכים שאינם אפשריים בפיסיקה הקלאסית אבל אפשריים במכניקת הקוונטים. ואולם זמן קצר לאחר מכן בישר הוקינג על מסקנה מדהימה יותר.
אחד החוקים המרכזיים בתורת היחסות הוא חוק הסיבתיות, הטוען, כי דבר אינו יכול לנוע במהירות גדולה ממהירות האור, אפילו לא מידע. פירוש הדבר הוא, שכל עוד חור שחור קיים, שום מידע על אובייקטים שנפלו לתוכו לא יוכל לצאת ממנו. לכן, על פי חישובו המקורי של הוקינג, הקרינה היוצאת מחור שחור היא אקראית במובן זה שאינה מעבירה שום מידע. זאת ועוד, לו היה חור שחור יכול להתאדות ולהיעלם, אזי תוכן המידע של העצמים שנבלעו בתוכו היה נעלם מהיקום. כל זאת בניגוד, למשל, לשריפה באש – אם תשליכו את היומן שלכם לאש, המידע הכלול בו ניתן לשחזור, עקרונית לפחות.
ואולם אובדן סופי של מידע בגלל היעלמותו של חור שחור עומד בסתירה לאחד הכללים המרכזיים של מכניקת הקוונטים. גרסתו הקודמת של הוקינג הציגה איפוא את תורת הקוונטים כשגויה.
בפגישה שבה נכחתי ב-1993 הוחלט להצביע על השאלה, מה קורה למידע הנופל לתוך חור שחור. חסידי תורת היחסות דבקו בסיבתיות, וחסידי מכניקת הקוונטים – באמונתם, שמידע אינו יכול ללכת לאיבוד. מבין 77 המשתתפים, 25 הצביעו בעד טענת המידע האבוד, 39 תמכו בטיעון ש"הוא יוצא החוצה". שבעה סברו שהחור השחור לא יתאדה לחלוטין, ושישה הצביעו בעד "משהו אחר". אני הצבעתי עם הרוב, בתקווה שאחד מאתנו יעשה במהרה חישובים שיעזרו לשכנע את הוקינג ואת הרלטיוויסטים לראות את האור.
בעבר היה מקובל להציג לציבור ממצאים מדעיים חשובים רק לאחר בדיקה של עמיתים ולאחר שפורסמו בכתב עת מדעי. מאז תחילת שנות ה-90 מאמרים בתחומים רבים נהפכו לזמינים באמצעות האינטרנט, במקביל לביקורת של עמיתים. "הפתרון" האחרון של חידת המידע אינו מתבסס על מערכת חישובים שעברה ביקורת של עמיתים.
בעוד שהודעה לעיתונות יכולה להיות מספקת בתחומים מסוימים של פעולה אנושית, אחד הסיפוקים שבמחקר המדעי הוא היותו כפוף לאמת מידה אובייקטיווית יותר. אפשר שיתגלה מנגנון מהפכני חדש כלשהו, המונע אובדן מידע. אבל בהעדר רמז כלשהו למה שהיה אולי חסר בחישובים המקוריים של הוקינג, מתקבל יותר על הדעת, שפיסיקאים תיאורטיים ימשיכו לראות בפרדוקס המידע חידה עמוקה, שפתרונה יספק מפתח להבנת חוקי הפיסיקה הבסיסיים.
תיאוריית המיתרים, המגשרת בין תורת היחסות למכניקת הקוונטים, מספקת רמזים בדבר פתרון אפשרי של החידה. אולי כמה מרעיונותיה שיכנעו באופן לא מודע את הוקינג להצטרף למחנה שימור המידע של מכניקת הקוונטים. אבל האם לא עדיף לתת יותר אמון באינטואיציית העבר שלו? פיסיקאים, בעיקר פיסיקאים בריטים בשנותיהם המאוחרות, הראו תמיד נטייה לתעות בשדות ספקולטיוויים. אולי מחכה לנו עדיין הפתעה גדולה, וייתכן שאלה שהצביעו בזמנם בעד "משהו אחר" יתגלו כמי שראו את הנולד.
הכותב הוא פרופסור לפיסיקה באוניברסיטת קורנל
