બ્લેકહોલ વિરોધાભાસ

બ્લેકહોલ બ્રહ્માંડની સૌથી રહસ્યમય વસ્તુઓમાંથી એક છે. અગર આપણે એ સમજવું હોય કે બ્રહ્માંડની ઉત્પત્તિ કઇરીતે થઇ તેમજ ભવિષ્યમાં તે કઇરીતે વર્તશે? તો તેના માટે બ્લેકહોલને સમજવું ખુબ જરૂરી છે. પણ કેમ? કેમ વિશ્વના ભૌતિકશાસ્ત્રીઓ બ્લેકહોલને સમજવા માટે તેની પાછળ આદુ ખાયને પડયાં છે? આવો જાણીએ....
-
1974 પહેલાં બ્લેકહોલ આપણાં માટે paradoxical(વિરોધાભાસી) નહોતાં કારણકે આપણે તેમના વિશે ફક્ત એટલુંજ જાણતા હતાં કે તે એવા સ્થળો હોય છે જ્યાં ગ્રેવિટીનો પ્રભાવ એટલો બધો હોય છે કે કોઇપણ વસ્તુ(ખુદ light પણ) ત્યાંથી પાછી નથી ફરી શકતી. એકવખત કોઇ પદાર્થ બ્લેકહોલના event horizon ને પાર કરી જાય તો તેનું પાછું ફરવું અશક્ય છે. જોકે તેમનું અસ્તિત્વ સંપૂર્ણરીતે ક્યારેય ખતમ નથી થાતું. દાખલા તરીકે......ધારોકે એક પુસ્તકને આપણે બ્લેકહોલમાં નાખી દઇએ તો તે હંમેશા માટે તેમાં જતી રહેશે એટલેકે તેમાં મૌજૂદ information(માહિતી) હંમેશા માટે આપણાંથી અલિપ્ત થઇ જશે. છતાંય તે રહેશે તો બ્લેકહોલ માંજ.
-
પરંતુ 1974 માં સ્ટીફન હોકિંગે દુનિયાને જણાવ્યું કે બ્લેકહોલનું પણ પોતાનું તાપમાન હોય છે જે તેના દળના વ્યસ્તપ્રમાણમાં હોય છે(જુઓ ઇમેજ
-
આ થીયરી theoretically અને mathematically બિલકુલ સાચી હતી પરંતુ તેણે એક paradox(વિરોધ) ને જન્મ આપ્યો(વાર્તામાં હવે twist આવેછે). Law of Nature ને આપણે જેટલું સમજ્યા છીએ તે અનુસાર બે એવા સિદ્ધાંત છે જે બ્રહ્માંડમાં હર એક જગ્યાએ લાગુ પડે છે. જેમાં પ્રથમ છે Quantum Determinism જે કહે છે....Given a present wave function, it’s future changes are uniquely determined by the evolution operator અને બીજો છે Reversibility જે કહે છે....The evolution operator has an inverse meaning that the past evolution functions are similarly unique. સરળ ભાષામાં આને સમજવું હોય તો કહી શકાય કે હર unique initial state હંમેશા એક unique end state સાથે પૂર્ણ થાય છે. એવું ક્યારેય નથી થઇ શકતું કે બે અલગ-અલગ initial state ના એકજ ફાઇનલ state હો.
-
આનો સૌથી મોટો ફાયદો એ છે કે આપણે કોઇ પ્રોસેસના ફાઇનલ state ને જોઇને તેના initial state ને આસાનીથી બતાવી શકીએ છીએ. તેમજ કોઇ પ્રોસેસના initial state ને જોઇને એ બતાવી શકીએ છીએ કે તેના સાથે ભવિષ્યમાં શું થશે. જેમકે એક ફૂલને જોઇને તમે કહી શકો કે તે કેવી રીતે ખીલ્યું હશે તેમજ ભવિષ્યમાં મૂરઝાઇ પણ જશે. આનો સીધો મતલબ એવો થાયકે information(માહિતી) ક્યારેય પણ નષ્ટ નથી થતી, તે હંમેશા સુરક્ષિત રહે છે. ચાલો આને એક સરળ ઉદાહરણ દ્વારા સમજીએ......
-
ધારોકે તમારી પાસે એક પુસ્તક છે જેમાં ઘણી માહિતીઓ લખેલ છે. પરંતુ શું થશે અગર આપ તેને સળગાવી નાંખો છો? સળગી ગયા બાદ તમારી પાસે વધે છે માત્ર તેની રાખ. અહીં અગર આપ એમ સમજતા હો કે માહિતી નષ્ટ થઇ ગઇ તો આપ ગલત છો કારણકે law મુજબ માહિતી ક્યારેય નષ્ટ થઇ નથી શકતી. હવે અહી સૈદ્ધાંતિક રીતે વધેલી રાખ તેમજ smoke ને સાચા order માં assemble કરીએ તો તે પુસ્તક આપણને પરત મળશે. જોકે વ્યાવહારિક દ્રષ્ટિએ એવું થતું નથી(જેનું કારણ છે ટેકનોલોજીનો અભાવ) પરંતુ સૈદ્ધાંતિક રીતે તે શક્ય છે. બીજું ઉદાહરણ.....આપણે જાણીએ છીએ કે હાઇડ્રોજન અને ઓક્સિજનના નિયત પ્રમાણભેગ થવાથી આપણને પાણી મળે છે. તો આપણે સરળ રીતે કહી શકીએ છીએ કે પાણી ત્યારે બન્યું હશે જ્યારે હાઇડ્રોજન અને ઓક્સિજન નિયત ક્રમમાં મળ્યા હશે. અહીં પાણી ફાઇનલ state છે જેને જોઇને આપણે તેનું initial state આસાનીથી કહી શકીએ છીએ. મતલબ information હંમેશા સુરક્ષિત રહે છે. ચાલો હવે પાછા યુ-ટર્ન મારીએ બ્લેકહોલ ઉપર.
-
અગાઉ જોઇ ગયા એમ લગાતાર હોકિંગ રેડિએશન emit કરવાના કારણે બ્લેકહોલ સંપૂર્ણપણે નષ્ટ થઇ જાય છે. વધે છે તો ફક્ત હોકિંગ રેડિએશન અને હોકિંગ રેડિએશનમાં કોઇ માહિતી નથી હોતી. એટલેકે બ્લેકહોલના નષ્ટ થયા બાદ કોઇપણ એ નથી બતાવી શકતું કે બ્લેકહોલ શેના વડે બન્યો હતો અથવા તેણે કેવા કેવા ખગોળીય પિંડોને પોતાની અંદર સમાવ્યા હતાં. મતલબ માહિતી સંપૂર્ણપણે lost થઇ ગઇ. થોડું ઉંડાણમાં જોઇએ.....આપણે જાણીએ છીએ કે બ્લેકહોલ જે પદાર્થને પોતાની અંદર ખેંચી લે છે તેમાં તારાઓ, ગ્રહો, dust, પ્રકાશ વગેરે બધુજ હોય છે. હવે આ બધા પદાર્થોમાં રહેલ માહિતીની વાત કરીએ તો તે હશે..... mass, size, shape, colour, texture, density, spin, composition, pressure, electric charge, amplitude, wavelength વગેરે. પરંતુ બ્લેકહોલમાં મૌજૂદ માહિતીની વાત કરીએ તો તેમાં આપણને ફકત mass, electric charge અને spin એમ ત્રણજ ચીજ મળે છે. આનો મતલબ એવો થાય કે બાકીની બીજી માહિતી lost થઇ ગઇ જે Law of Nature મુજબ શક્ય નથી.
-
જ્યારથી સ્ટીફન હોકિંગે પોતાની hawking radiation વાળી થીઅરી આ દુનિયાને આપી ત્યારથી આ paradox ભૌતિકશાસ્ત્રીઓ માટે માથાનો દુખાવો બન્યો છે. ફરી ફરીને એજ સવાલ શા માટે ભૌતિકશાસ્ત્રીઓ આનો ઉકેલ શોધવામાં લાગ્યા છે? જેમકે આપણે અગાઉ જોઇ ગયા એમ બ્લેકહોલના end state ના આધારે તેના initial state ને ઓળખી નથી શકતા કારણકે બ્લેકહોલના singularity ના કેસમાં ન તો જનરલ થીઅરી ઓફ રિલેટિવિટી કામ કરે છે ન તો ક્વાન્ટમ થીઅરી. મતલબ કે જ્યાં સુધી આપણે બ્લેકહોલને સંપૂર્ણરીતે સમજી ન લઇએ ત્યાં સુધી આપણે બ્રહ્માંડના વ્યવહારને નથી સમજી શકતાં, અને જ્યાંસુધી આપણે બ્રહ્માંડના વ્યવહારને accuracy સાથે નથી સમજી લેતાં ત્યાં સુધી આપણે એ નથી બતાવી શકતાં કે બ્રહ્માંડ પહેલાં કેવું હતું? તેમજ ભવિષ્યમાં તેની સાથે શું થશે? અત્યાર સુધી જેટલું પણ આપણે બ્રહ્માંડના ભૂત અને ભવિષ્ય માટે વાંચ્યું અથવા સાંભળ્યું છે તે માત્ર થીઅરી છે.

). મતલબ અગર બ્લેકહોલનું દળ વધુ હશે તો તેનું તાપમાન ઓછું હશે અને જો તેનું દળ ઓછું હશે તો તેનું તાપમાન વધુ હશે. આ તાપમાનના કારણે તેઓ હંમેશા radiation(વિકિરણ) emit કરતાં રહે છે. જેને hawking radiation કહેવામાં આવે છે. આ hawking radiation ના emit કરતાં રહેવાના કારણે એવા બ્લેકહોલ જેની પાસે ગળી જવા માટે આસપાસ કંઇજ નથી હોતું, ધીમેધીમે પોતાનું દળ ખોતા જાય છે અને એક સમય એવો આવે છે જ્યારે તેમનું અસ્તિત્વ સંપૂર્ણરીતે નાશ પામે છે. કહેવાનો મતલબ એ છે કે બ્લેકહોલના ખતમ થઇ ગયા પછી આપણી પાસે તેની કોઇ જાણકારી નથી હોતી કે આ બ્લેકહોલ કયા પદાર્થ વડે બન્યો હતો. મતલબ માહિતી સંપૂર્ણપણે lost થઇજાયછે.