Ahli Fizik Menafikan Lohong Hitam Memusnahkan Maklumat

Oleh: Mohd Faudzi Umar

Lebih 40 tahun teori kosmologi dibelenggu oleh paradoks kehilangan maklumat dalam lohong hitam. Selama bertahun-tahun ahli fizik cuba menafikan bahawa lohong hitam menyerap segala zarah atau maklumat dan meruwap tanpa meninggalkan sebarang petunjuk yang terkandung dalam zarah atau maklumat tersebut.

Paradoks kehilangan maklumat terhasil daripada usaha menggabungkan Mekanik Kuantum dan Teori Kerelatifan. Mekanik Kuantum menakrifkan maklumat sebagai satu sistem zarah yang diwakili dengan fungsi gelombang, di mana kehilangan maklumat ialah apabila sistem zarah tersebut mengalami keruntuhan fungsi gelombang.

Dalam bahasa mudah, kita boleh analogikan kehilangan maklumat tersebut sebagai satu dokumen dicincang menjadi bersepai-sepai dan cebisan dokumen tersebut tidak boleh bersambung balik. Begitulah yang berlaku dalam lohong hitam di mana maklumat yang diserap akan hilang selama-lamanya.

Istilah Paradoks Kehilangan Maklumat diperkenalkan oleh Stephen Hawking pada tahun 1975 mendapati bahawa ketidaktekalan bagi kedua-dua Teori Kerelatifan Am (teori yang menerangkan skala jasad besar dan graviti) dan Teori Medan Kuantum (teori yang menerangkan fenomena pada skala mikroskpik) dan maklumat tidak terabadi (conserved). Oleh itu dalam makalah beliau (Hawking, 1975) menunjukkan bahawa lohong hitam akan meruwap melalui sinaran (dikenali sebagai Sinaran Hawking) yang tidak mengekalkan maklumat tersebut. Hal tersebut telah menggugat konsep penting dalam Mekanik Kuantum iaitu ketaktentuan (indeterminism) dan maklumat mesti kekal.

Baca – Lohong Hitam Gergasi ditemui

Paradoks tersebut menjadi perdebatan yang lama di kalangan ahli fizik, meskipun pada akhir-akhir ini Hawking mengakui kesilapannya selepas perdebatan yang lama dalam sejarah antara beliau dengan Leonard Susskinds dan Gerard ‘t Hooft. Perdebatan yang lebih 30 tahun tersebut telah dirakamkan dalam buku tulisan Susskinds, iaitu The Black Hole Wars.

Hasil kajian terkini yang terkini oleh Dejan Stojkovic dan pelajar PhD-nya, Anshul Saini dari Universiti Buffalo, membuktikan bahawa maklumat tidak akan hilang apabila diserap oleh lohong hitam. Makalah kajian tersebut terbit dalam Physical Review Letter, bulan Mac yang lalu.

Makalah tersebut menceritakan bagaimana zarah yang keluar dari lohong hitam boleh menjelaskan maklumat tentang apa yang dimilikinya, seperti sifat objek yang terbentuk pada awalnya, dengan kata lain maklumat tersebut masih lagi kekal dan terabadi (conserved). Hasil dapatan itulah merupakan penemuan penting dalam kajian Stokovic itu, meskipun ahli fizik tidak mempercayai paradoks tersebut, tetapi mereka bergelut dengan matematiknya. Kajian tersebutlah yang memberikan pengiraan secara eksplisit bagaimana maklumat tidak hilang dan meredakan pergelutan lebih 40 tahun tentang paradoks kehilangan maklumat.

Kata Stokovic lagi, “Hubungan ini sering diabaikan dalam pengiraan kerana ia dianggap remeh dan tidak mampu memberikan perbezaan yang signifikan,”.

Pengiraan eksplisit yang kami lakukan telah menunjukkan bahawa walaupun hubungan bermula sangat kecil, sekarang ia menjadi lebih besar dan menjadi cukup besar untuk mengubah keputusan itu.

Stokovic di dalam laman web Universiti Buffalo mengulas tentang kajiannya. Kajian Stokovic tidak hanya melihat zarah lubang hitam yang memancar, tetapi mengambil kira interaksi yang ketara antara zarah. Setelah berbuat demikian, kajian ini mendapati bahawa ia adalah mungkin untuk seorang pemerhati yang berdiri di luar lohong hitam bagi mendapat semula maklumat apa yang terkandung dalamnya.

Interaksi antara zarah boleh berkisar dari tarikan graviti dengan medium pengantara seperti foton antara zarah. “Hubungan” ini telah lama diketahui, tetapi ramai saintis mengabaikannya sebagai tidak penting pada masa lalu.

Bibliografi

• Charlotte Hsu (2015). Black holes don’t erase information, scientists say. University of Buffalo Web.
• Hawking, S. (1975). Particle Creation by Black Holes. Commun. Math. Phys. 43 (3): 199-220.
• Saini, A. & Stojkovic, D. (2015). Radiation from a Collapsing Object is Manifestly Unitary. Phys. Rev. Lett. 114 (11): 111301.

Catatan: Penulis merupakan Pensyarah Fizik di UPSI, Tanjung Malim