Keklasikan Sang Lohong Hitam Membawa Kepada Kuantum

Kita sering dicanangkan dengan fiksyen bahawa Lohong Hitam (atau Lubang Hitam) sebuah gerbang penghubung ke alam lain, itu mungkin boleh menjadi persoalan (yang boleh diperketengahkan), tetapi masih belum diketemui lagi bukti akan desas-desus itu sama ada melalui pencerapan astronomi atau teoritikal. Apapun kita nantikan hasilnya.

Baik, mengenai Lubang Hitam, seperti kebiasaannya kita sentiasa dimomokkan bahawa Lubang Hitam adalah satu lubang menyerap dan memusnahkan segala objek di langit yang berdekatannya.

Entri kali ini, sekadar cetusan idea sahaja yang tidak seberapa ini. Sebelum ini Profesor Hawking sendiri telah membuang hipotesis 'Lubang Hitam itu adalah Hitam' dan digantikan dengan teori terbarunya iaitu Sinaran Hawking, yang mendakwa bahawa Lubang Hitam itu sendiri mengeluarkan sinaran, tetapi dalam julat panjang gelombang yang sangat kecil iaitu sekitar julat spektrum sinaran-x.

MEKANIK KLASIK

Mari kita melihat rajah gambaran klasik mengenai lubang hitam seperti berikut;


Rajah 1: Sebelum (Klasik)

Katakan zarah itu bergerak dengan tenaga E' menghala ke arah lubang hitam yang sangat tinggi keupayaannya ke atas zarah tersebut. Keupayaan lubang hitam yang sangat tinggi itu disebabkan oleh ketumpatan jisim lubang hitam yang tersangat padu, ini disebabkan oleh tenaga keupayaan termodinamik bintang (pada awalnya) yang sudah kehabisan sumber tenaga pembakarannya dan tidak mampu menahan daya tarikan graviti yang secara semulajadinya bertindak ke atas jisim di alam semesta ini.

Oleh kerana daya gravitinya semakin meningkat, lama-kelamaan bintang mati itu (yang kehabisan sumber tenaga pembakarannya) akan bertambah susut isipadunya. Ini memberi implikasi ke atas kekuatan gravitinya yang berkadaran terhadap ketumpatan jasad. Jasad berisipadu yang sangat kecil itu dikenali sebagai Bintang Kerdil. Namun Profesor Chandarasekhar, meramalkan bahawa ketumpatan Bintang Kerdil sepatutnya boleh melampaui daripada had itu, jika dipertimbangkan Prinsip Pengecualian Pauli dalam teori ini dan susulan daripada itu, mereka meramalkan bahawa batasan susutan itu hanya terhad kepada pembentukan Bintang Neutron sahaja tidak boleh daripada itu.

Sedikit sebanyak telah diperbincangkan mengenai pembentukan Lubang Hitam. Seterusnya Rajah 2, menunjukkan ketika zarah itu mendekati lubang hitam langsung dan langsung termusnah dalam rantau lubang hitam berkeupayaan terpermanai (infiniti) itu. Paksi-y dalam rajah itu adalah pembolehubah tenaga manakala paksi-x berperanan sebagai kedudukan.


Rajah 2: Selepas (Klasik)

Fenomena itu boleh dikatakan sebagai fenomena klasik.

MEKANIK KUANTUM
Baik, bagaimana pula kalau dipertimbangkan teori kuantum, memandangkan Bintang Neutron adalah objek mikroskopik yang mematuhi teori kuantum. Rajah seterusnya, zarah bertenaga E' bergerak menuju ke lubang hitam, kita wakilkan zarah tersebut dengan fungsi gelombang, dalam hal ini kita katakan ia adalah fungsi Gaussian. Pada awalnya zarah itu bergerak tanpa keupayaan mengekangnya sehinggalah mendekati lubang hitam, pada rantau itu kita dapati fungsi gelombangnya adalah tertakrif.


Rajah 3: Sebelum (Kuantum)

Tapi pada rantau lubang hitam itu, fungsi gelombangnya tidak tertakrif dengan kata lain, tiada 'kemungkinan' zarah tersebut boleh didapati dalam region lubang hitam (hal ini boleh kita analogi dengan Kes Keupayaan Kotak 3D).


Rajah 4: Selepas (Kuantum)

Itu ramalan mekanik kuantum yang saya terfikir sahaja, boleh disangkal lagi.


LAMPIRAN
Persamaan Schrodinger pada rantau tertakrif itu adalah;
-h_bar^2/2m d^2/dx^2Ψ(x)=EΨ(x) ; V(x)=0

Tapi pada rantau lubang hitam, fungsi gelombangnya tidak tertakrif kerana V(x)-->∞, memberi implikasi tidak mungkin zarah boleh berada disitu.

Keupayaan gravitinya, GMm/r=V(x)-->∞ ; kerana r sangat kecil (mampat), r-->0