Nghịch lý Thông tin Hố đen

Stephen Hawking chứng minh năm 1974 rằng hố đen phát bức xạ (bức xạ Hawking) và cuối cùng bốc hơi. Cơ học lượng tử yêu cầu thông tin không thể bị phá huỷ — nguyên lý unitarity. Nếu một hố đen bốc hơi hoàn toàn, điều gì xảy ra với mọi thông tin về mọi thứ đã rơi vào? Đây là Nghịch lý Thông tin Hố đen — một trong những vấn đề chưa giải quyết sâu sắc nhất của vật lý hiện đại, và lý do trung tâm Tương đối Tổng quát và Cơ học Lượng tử vẫn không thể thống nhất.

Cách Thuyết Thái Cực Vạn Vật giải quyết

Thông tin không bị huỷ. Nó xoay ra khỏi tầm nhìn. Đây là cơ chế đầy đủ, từng bước:

1. Tiếp cận — sự sắp pha node bắt đầu

Khi vật chất tiến gần một hố đen, lực kéo đồng pha từ hàng nghìn tỷ node bên trong chân trời bắt đầu sắp các trục xoay của các node đến với pha chủ đạo. Càng đến gần, pha của chúng càng bị buộc khớp với pha chủ đạo của hố đen.

2. Spaghettification — liên kết đứt

Lực thuỷ triều kéo giãn vật rơi vào: lực kéo đồng pha ở phía trong mạnh hơn rất nhiều so với phía ngoài đến mức các liên kết giữ các node của vật bị đứt. Các node rải rác như các hạt riêng lẻ. Các kết hợp ban đầu — cấu trúc làm cho vật là "một cái ghế" hay "một electron" — tan rã.

3. Xoay — các node xoay ra khỏi Càn

Các node tự do sau đó bị xoay bởi lực kéo đồng pha áp đảo của hố đen vào một hướng pha nằm ngoài lát Càn. Ta không còn nhìn thấy chúng, vì cảm biến của ta được điều chỉnh theo Càn. Nhưng chúng vẫn tồn tại, với các hướng xoay ban đầu được bảo tồn dưới dạng góc mà chúng đã bị xoay. Thông tin chính là góc đó.

4. Phản ứng ngược — các node bị kéo kéo lại

Các node bị dời chỗ không biến mất khỏi động lực học. Chúng vẫn được kết nối bằng pha với khối đồng pha bên trong hố đen. Sự hiện diện của chúng — dù không nhìn thấy từ Càn — gây ra một lực kéo mất đồng pha chậm rãi, dần dần lên các node nội của hố đen. Qua khoảng thời gian thiên văn, sự mất đồng pha này làm yếu gọng kìm đồng pha của hố đen.

5. Bốc hơi Hawking — thông tin tái xuất

Khi sự mất đồng pha tích luỹ, ranh giới hố đen lỏng dần. Các sự lật lớp phủ trước đây không thể thoát giờ trượt ra qua chân trời — đó là các photon bức xạ Hawking. Mỗi photon mang một mẩu thông tin pha, được mã hoá trong tốc độ lật và phân cực của nó. Qua toàn bộ quá trình bốc hơi, mọi thông tin ban đầu được trả lại. Không vi phạm unitarity. Không có nghịch lý.

Câu hỏi mở cần phát triển thêm

• Lát nào? Trong bảy lát Bát Quái không phải Càn, các node bị xoay khả năng cao nhất chiếm lát nào? Có lẽ Khôn (lát tối), nhưng hình học của sự xoay cần được phát triển.
• Phổ Hawking định lượng. Ta có thể suy ra nhiệt độ $T=\frac{\hslash c^3}{8\pi GM{k}_B}$ từ tốc độ mất đồng pha của một cụm khối lượng-M đồng pha không? Đây là bước toán học tiếp theo.
• Mật độ thông tin trên mỗi photon. Bao nhiêu bit trên mỗi photon Hawking, và điều gì quyết định giới hạn đó trong khung của ta?