Hawking's black hole paradox explained - Fabio Pacucci

Translator: May Khaing Myint Myat Aung Reviewer: Sanntint Tint

Scientists work on the boundaries of the unknown,

သိပ္ပံပညာရှင်တွေဟာ မသိခြင်း နယ်နိမိတ်ဝန်းပေါ်မှာ အလုပ်လုပ်ကြပါတယ်

where every new piece of knowledge forms a path into a void of uncertainty.

အသိပညာအသစ်တိုင်းက မရေရာမှုကင်းမဲ့တဲ့ လမ်းကြောင်းတစ်ခုထဲမှာ ပုံဖော်ပေးတယ်

And nothing is more uncertain–

"ဝိရောဓိ"တစ်ခုထက် ပိုပြီး မသေချာတဲ့

or potentially enlightening– than a paradox.

ဉာဏ်အလင်းရစေမယ့် အလားအလာကောင်းတဲ့ အရာမရှိပါဘူး

Throughout history,

သမိုင်းတစ်လျှောက်မှာ

paradoxes have threatened to undermine everything we know,

ဝိရောဓိတွေဟာ ကျွန်တော်တို့ သိမှုအားလုံး ကိုလျော့ပါးစေဖို့ ခြိမ်းခြောက်ခဲ့တယ်။

and just as often, they’ve reshaped our understanding of the world.

မကြာခဏဆိုသလို သူတို့ဟာ ကမ္ဘာကြီးကို ကျွန်တော်တို့နားလည်မှုကို ပုံပြန်ဖော်တယ်။

Today, one of the biggest paradoxes in the universe

ယနေ့ခေတ် စကြဝဠာထဲမှာ အကြီးမားဆုံး ဝိရောဓိတွေထဲက တစ်ခုဟာ

threatens to unravel the fields of general relativity and quantum mechanics:

ယေဘုယျ နှိုင်းရသီအိုရီနဲ့ကွမ်တမ်မက်ကင်းနစ် နယ်ပယ်တွေကိုဖြေရှင်းဖို့ ခြိမ်းခြောက်နေတယ်

the black hole information paradox.

တွင်းနက်ရဲ့သတင်းအချက်အလက်ဆိုင်ရာ ဝိရောဓိပါ

To understand this paradox,

ဒီဝိရောဓိကို နားလည်ဖို့အတွက်

we first need to define what we mean by "information."

"သတင်းအချက်အလက်" ဆိုတဲ့ စကားလုံးကို အရင်ဆုံး အဓိပ္ပာယ်ဖွင့်ဆိုကြရပါမယ်

Typically, the information we talk about is visible to the naked eye.

ထုံးစံအတိုင်း ကျွန်တော်တို့ပြောတဲ့ သတင်း အချက်အလက်ကို သာမန်မျက်စိနဲ့မြင်နိုင်တယ်

For example,

ဥပမာပေးရရင်

this kind of information tells us that an apple is red, round, and shiny.

ဒီလိုသတင်းအချက်အလက်မျိုးက ပန်းသီးတစ်လုံးဟာ နီတယ် လုံးဝန်းတယ် တောက်ပတယ် လို့ပြောပြတယ်

But physicists are more concerned with quantum information.

ဒါပေမဲ့ ရူပဗေဒပညာရှင်တွေဟာ ကွမ်တမ်အချက်အလက်ကို ပိုပြီးစိတ်ပူကြပါတယ်

This refers to the quantum properties of all the particles that make up that apple,

အဲဒီပန်းသီးကို ဖြစ်ပေါ်စေတဲ့ အမှုန်တိုင်း ရဲ့ကွမ်တမ်ဂုဏ်သတ္တိတွေကို ပြောတာပါ

such as their position, velocity and spin.

သူတို့ရဲ့ တည်နေရာ၊ အလျင် နဲ့ လည်ပတ်နှုန်းတွေပေါ့

Every object in the universe is composed

စကြဝဠာထဲမှာရှိတဲ့ အရာအားလုံးဟာ

of particles with unique quantum properties.

ကိုယ်ပိုင်ဂုဏ်သတ္တိတွေရှိတဲ့ အမှုန်လေးတွေနဲ့ ဖွဲ့စည်းထားပါတယ်

This idea is evoked most significantly in a vital law of physics:

ဒီစိတ်ကူးကို ရူပဗေဒရဲ့ အသက်သွေးကြောနိယာမ တစ်ခုမှာ ထင်ရှားစွာဖော်ပြထားပါတယ်

the total amount of quantum information in the Universe must be conserved.

"စကြဝဠာထဲရှိကွမ်တမ်အချက်အလက်အားလုံးသည် မပြောင်းလဲ မဆုံးရှုံးဘဲ ထိန်းသိမ်းထားသည်"

Even if you destroy an object beyond recognition,

သင် အရာဝတ္ထုတစ်ခုကို အမှတ်မထင် ဖျက်ဆီးမိတယ်ဆိုရင်တောင်မှ

its quantum information is never permanently deleted.

သူ့ရဲ့ ကွမ်တမ်အချက်အလက်တွေဟာ ဘယ်တော့မှ ပျောက်ဆုံးသွားမှာမဟုတ်ပါဘူး

And theoretically, knowledge of that information

သီအိုရီအရ ထိုသတင်းအချက်အလက်တွေကို သိနားလည်မှုဟာ

would allow us to recreate the object from its particle components.

သူရဲ့ အမှုန်အစိတ်အပိုင်းတွေကနေ မူလ အတိုင်းပြန်ရဖို့ ခွင့်ပြုပေးလိုက်ခြင်းပါ

Conservation of information isn’t just an arbitrary rule,

အချက်အလက်တွေကို ထိန်းသိမ်းထားခြင်းဟာ ကြုံရာကျပန်းစည်းမျဉ်းတစ်ခုသာ မဟုတ်ပါဘူး

but a mathematical necessity, upon which much of modern science is built.

ခေတ်ပေါ်ရူပဗေဒက သချာႅလိုအပ်ချက်တစ်ခုအပေါ် ဘယ်လောက်တည်ဆောက်ထားသလဲဆိုတာပါ

But around black holes, those foundations get shaken.

ဒါ‌ပေမဲ့ တွင်းနက်တွေ အနီးနားမှာတော့ ဒီအခြေခံဥပဒေသတွေဟာ ယိမ်းယိုင်လာပါတော့တယ်

When an apple enters a black hole,

ပန်းသီးတစ်လုံး တွင်းနက်ထဲကို ကျသွားတဲ့အချိန်မှာ

it seems as though it leaves the universe,

စကြဝဠာကြီးတစ်ခုလုံးကို ကျောခိုင်းသွားပြီး

and all its quantum information becomes irretrievably lost.

သူ့ရဲ့ကွမ်တမ်အချက်အလက်တွေအားလုံး ပြန်မရနိုင်အောင် ပျောက်ဆုံးလာတယ်။

However, this doesn’t immediately break the laws of physics.

သို့သော်လည်း ဒီအခြေအနေဟာ ရူပဗေဒနိယာမတွေကို ချက်ချင်းပဲ ချိုးဖောက်မှာမဟုတ်ပါဘူး

The information is out of sight,

သတင်းအချက်အလက်တွေဟာ မြင်ကွင်းကနေ ပျောက်ပေမဲ့

but it might still exist within the black hole’s mysterious void.

လျှို့ဝှက်တဲ့ဗလာကျင်း တွင်းနက်အတွင်းမှာ ရှိနေသေးလောက်မှာပါ

Alternatively, some theories suggest

အပြန်အလှန်အားဖြင့် အချို့သီအိုရီတွေကတော့

that information doesn’t even make it inside the black hole at all.

အဲဒီအချက်အလက်ဟာ တွင်းနက်ထဲတောင် ရောက်မသွားနိုင်ခဲ့ဘူး လို့အကြံပြုကြပါတယ်

Seen from outside, it’s as if the apple’s quantum information

အပြင်ကနေကြည့်ရင် ပန်းသီးရဲ့ ကွမ်တမ်အချက်အလက်တွေဟာ

is encoded on the surface layer of the black hole, called the event horizon.

Event horizon လို့ခေါ်တဲ့ တွင်းနက်ရဲ့ မျက်နှာပြင်ပေါ်မှာ ဖော်ပြခြင်းခံရပါတယ်

As the black hole’s mass increases,

တွင်းနက်ရဲ့ဒြပ်ထု တိုးလာတာနဲ့အမျှ

the surface of the event horizon increases as well.

Event horizon ရဲ့မျက်နှာပြင်ဟာလည်း တိုးလာပါတယ်

So it’s possible that as a black hole swallows an object,

ဒီတော့ ဖြစ်နိုင်တာက တွင်းနက်တစ်ခုဟာ အရာဝတ္ထုတစ်ခုကို စုပ်ယူလိုက်ရင်

it also grows large enough to conserve the object’s quantum information.

အဲဒီအရာရဲ့ ကွမ်တမ်အချက်အလက်တွေကို ထိန်းသိမ်းထားနိုင်လောက်တဲ့အထိ ကြီးလာပါတယ်

But whether information is conserved inside the black hole or on its surface,

ဒါပေမဲ့ အချက်အလက်ဟာ တွင်းနက်ရဲ့အထဲမှာလား မျက်နှာပြင်ပေါ်မှာလား ဆိုတာကတော့

the laws of physics remain intact–

ရူပဗေဒနိယာမတွေ မကိုင်တွယ်ရသေးတဲ့ ပုစ္ဆာတစ်ခုပါ

until you account for Hawking Radiation.

တကယ်လို့သာ ဟော့ကင်းဖြာထွက်မှုကို သင်ထည့်မစဉ်းစားသေးရင်ပေါ့

Discovered by Stephen Hawking in 1974,

၁၉၇၄ ခုနှစ်မှာ စတီဖင်ဟော့ကင်း ရှာဖွေတွေ့ရှိခဲ့တဲ့

this phenomenon shows that black holes are gradually evaporating.

ဒီဖြစ်စဉ်က တွင်းနက်တွေဟာ တဖြည်းဖြည်းအငွေ့ပျံတယ် ဆိုတာကိုပြခဲ့ပါတယ်

Over incredibly long periods of time

အံ့ဩဖွယ်ကောင်းလောက်အောင် အချိန်တွေကြာပြီးနောက်မှာ

black holes lose mass as they shed particles away from their event horizons.

တွင်းနက်တွေက Event horizon မှ အမှုန်တွေကို ဖယ်ထုတ်လိုက်ချိန်မှာ ဒြပ်ထုလျော့လာကြပါတယ်

Critically, it seems as though the evaporating particles

နှိုင်းနှိုင်းဆဆ ဆိုရင် ဒီအငွေ့ပျံသွားတဲ့အမှုန်တွေဟာ

are unrelated to the information the black hole encodes–

တွင်းနက်က ဖော်ပြ လိုက်တဲ့အချက်အလက် တွေနဲ့မသက်ဆိုင်ဘူးလို့ ထင်ရတယ်။

suggesting that a black hole and all the quantum information it contains

တွင်းနက်နဲ့ ရှိသမျှ ကွမ်တမ်အချက်အလက်အားလုံးဟာ

could be completely erased.

အကုန်လုံး ဖယ်ရှားခြင်းခံသွားရ နိုင်မယ်ဆိုတာကို ညွှန်းတာပါ။

Does that quantum information truly disappear?

အဲဒီကွမ်တမ်အချက်အလက်တွေ တကယ်ပဲ ပျောက်ဆုံးသွားတာလား

If not, where does it go?

မဟုတ်ဘူးဆိုရင် ဘယ်ကိုရောက်သွားတာလဲ

While the evaporation process would take an incredibly long time,

ဒီအငွေ့ပျံတဲ့ဖြစ်ရပ်ဟာ အချိန်အတော်ကြာယူနေတုန်းမှာ

the questions it raises for physics are far more urgent.

ရူပဗေဒအတွက် သူထုတ်လိုက်တဲ့ မေးခွန်းတွေက ပိုလို့တောင် အရေးကြီးနေပါတယ်

The destruction of information

သတင်းအချက်အလက်တွေ ပျက်စီးခြင်းဟာ

would force us to rewrite some of our most fundamental scientific paradigms.

ကျွန်တော်တို့ရဲ့ အခြေခံအကျဆုံး သိပ္ပံ စံနမူနာအချို့ကို ပြင်ရေးဖို့တွန်းအားပေးတယ်

But fortunately, in science,

ဒါပေမဲ့ ကံကောင်းစွာနဲ့ သိပ္ပံနယ်ပယ်မှာ

every paradox is an opportunity for new discoveries.

ဝိရောဓိတိုင်းဟာ ရှာဖွေတွေ့ရှိမှုအသစ်တွေ အတွက် အခွင့်အလမ်းကောင်းတစ်ခုပါပဲ

Researchers are investigating a broad range of possible solutions

သုတေသနပညာရှင်တွေဟာ ဒီအချက်အလက်ဆိုင်ရာ ဝိရောဓိအတွက် ဖြစ်နိုင်ခြေရှိတဲ့ ရလဒ်တွေကို

to the Information Paradox.

ကျယ်ကျယ်ပြန့်ပြန့် ရှာဖွေလျက်ရှိပါတယ်

Some have theorized

တချို့ပညာရှင်တွေ ထင်မြင်တာက

that information actually is encoded in the escaping radiation,

ဒီအချက်အလက်ဟာ လွတ်မြောက်သွားတဲ့ ဖြာထွက်မှုမှာ တကယ် ဖော်ပြခံရတယ်ဆိုတာပါ

in some way we can’t yet understand.

သင့်သလောက်တော့ ကျွန်တော်တို့ နားမလည်နိုင်သေးဘူး။

Others have suggested the paradox is just a misunderstanding

တချို့က ဝိရောဓိဆိုတာ ယေဘုယျ နှိုင်းရ သီအိုရီနဲ့ ကွမ်တမ်စက်ကွင်းသီအိုရီတို့

of how general relativity and quantum field theory interact.

အပြန်အလှန် ဘယ်လိုပြုမူကြသလဲအပေါ်မှာ သဘောကွဲလွဲခြင်းဖြစ်တယ်လို့ဆိုကြတယ်

Respectively,

တစ်ခုချင်းအနေနဲ့

these two theories describe the largest and smallest physical phenomena,

ဒီသီအိုရီနှစ်ခုဟာအကြီးဆုံးနဲ့ အသေးဆုံး ရုပ်ဝတ္ထုဆိုင်ရာဖြစ်စဉ်တွေကိုဥဖော်ပြပေးတယ်

and they’re notoriously difficult to combine.

ဒါတွေက ဆိုးရွားစွာပဲ ပေါင်းစည်းဖို့လည်း ခက်ခဲနေဆဲပါ

Some researchers argue that a solution to this and many other paradoxes

တချို့သုတေသနပညာရှင်တွေကတော့ ဒီဖြစ်ရပ်နဲ့ အခြားဝိရောဓိတွေအတွက် တစ်ခုတည်းသောအဖြေဟာ

will come naturally with a “unified theory of everything.”

"ပေါင်းစည်းထားတဲ့ အရာရာတိုင်းအတွက်သီအိုရီ” နဲ့ သဘာဝအတိုင်း ပေါ်လာမယ်လို့ ဆိုတယ်

But perhaps the most mind-bending theory to come from exploring this paradox

ဒါပေမဲ့ ဒီဝိရောဓိကို စူးစမ်းနေရင်းက ဉီးနှောက်အစားဆုံးသီအိုရီကတော့

is the holographic principle.

သုံးဖက်မြင်နိယာမပဲဖြစ်ပါတယ်

Expanding on the idea that the 2D surface of an event horizon

Event horizon ရဲ့ နှစ်ဘက်မြင်မျက်နှာပြင်က ကွမ်တမ် အချက်အလက်ကို သိုလှောင်နိုင်တယ်

can store quantum information,

ဆိုတဲ့ စိတ်ကူးကို ထပ်ရှင်းခြင်းက

this principle suggests that the very boundary of the observable universe

လက်လှမ်းမှီသလောက်လေ့လာနိုင်တဲ့ စကြဝဠာရဲ့ နယ်နိမိတ်အဝန်းဟာလည်း

is also a 2D surface encoded with information

နှစ်ဖက်မြင် မျက်နှာပြင်တစ်ခု ဖြစ်ပြီး တကယ့်သုံးဖက်မြင်အရာဝတ္ထုအစစ်တွေကို

about real, 3D objects.

ဒီဥပဒေသက ဖော်ပြခြင်းပဲ ဖြစ်ပါတယ်

If this is true, it’s possible that reality as we know it

အကယ်၍ ဒီဥပဒေသသာ မှန်ကန်ခဲ့ရင် ကျွန်တော်တို့သိထားတဲ့ အဖြစ်မှန်ဟာ

is just a holographic projection of that information.

ထိုအချက်အလက်ရဲ့ နှစ်ဖက်မြင် ပုံရိပ်တစ်ခုသာ ဖြစ်ပါတယ်

If proven, any of these theories would open up new questions to explore,

သက်သေသာပြပြီးခဲ့ရင် ဒီသီအိုရီတွေဟာ မေးခွန်းအသစ်အသစ်တွေကို ပေါ်လာစေမှာဖြစ်ပြီး

while still preserving our current models of the universe.

ယခုထိအသုံးပြုနေသေးတဲ့ စကြဝဠာပုံစံတွေကို လက်ကိုင်ထားရင်းနဲ့ပေါ့

But it’s also possible that those models are wrong!

ဒါပေမဲ့လည်း အဲဒီပုံစံတွေဟာလည်း မှားယွင်းနိုင်ခြေရှိပါတယ်

Either way, this paradox has already helped us take another step

ဘာပဲဖြစ်ဖြစ် ဒီဝိရောဓိဟာ ကျွန်တော်တို့ကို မသိမှုများဆီသို့ အရောက်လှမ်းနိုင်မယ့်

into the unknown.

နောက်ခြေလှမ်းအဖြစ် ကူညီပေးခဲ့တယ်