The Area Law หรือ กฎพื้นที่ของฮอว์คิง ซึ่งระบุว่าพื้นที่ผิวของหลุมดำนั้นมีแต่จะขยายใหญ่ขึ้น หนึ่งในทฤษฎีบทที่มีชื่อเสียงที่สุดของ Stephen Hawking ได้รับการพิสูจน์ยืนยันแล้วว่าเป็นจริง โดยใช้ผลวิเคราะห์คลื่นความโน้มถ่วง (gravitational wave) ของระลอกคลื่นในอวกาศที่เกิดจากการรวมตัวของหลุมดำสองแห่งอยู่ห่างไกลเข้าด้วยกัน

The Area Law

เพื่อชี้ว่าทฤษฎีเกี่ยวกับพื้นที่ผิวของหลุมดำ ซึ่งคิดค้นโดยสตีเฟน ฮอว์คิง ในช่วงทศวรรษ 1970 เป็นแนวคิดที่ถูกต้องและสอดคล้องกับทฤษฎีพื้นฐานทางฟิสิกส์ที่มีมาก่อนหน้านี้ ซึ่งทฤษฎีบทพื้นที่หลุมดำ ของฮอว์คิงนั้น ได้แนวคิดมาจากทฤษฎีสัมพันธภาพทั่วไปของ Einstein ในปี 1971 โดยระบุว่า “เป็นไปไม่ได้ที่พื้นที่ผิวของหลุมดำจะลดลงเมื่อเวลาผ่านไป”

โดยกฎพื้นที่ของฮอว์คิงระบุว่า หลุมดำจะไม่สามารถเพิ่มพื้นที่ผิวของมันได้เอง แต่หากมีวัตถุผ่านเข้าไปในหลุมดำ มวลของมันจะเพิ่มขึ้น พร้อมกับมีพื้นที่ผิวขยายใหญ่ขึ้นกว่าเดิมด้วยเสมอ โดยการขยายตัวนี้มีแต่จะเพิ่มขึ้นเมื่อเวลาผ่านไปโดยไม่มีทางหดเล็กลง แม้การที่มีมวลเพิ่มขึ้นอาจจะทำให้หลุมดำหมุนตัวเร็วขึ้นและมีพื้นที่ผิวเล็กลงได้ แต่ท้ายที่สุดแล้วพื้นที่ผิวที่ขยายเพิ่มขึ้นมานั้นจะมีพื้นที่มากกว่า พื้นที่ผิวที่เสียไปจากการหมุนเสมอ

The Area Law

ซึ่งกฎข้อนี้เป็นที่สนใจของนักฟิสิกส์จำนวนมากเพราะมีความเกี่ยวข้องกับกฎอื่นของฟิสิกส์ดาราศาสตร์ โดยทีมนักฟิสิกส์จากสถาบันเทคโนโลยีแห่งแมสซาชูเซตส์หรือ MIT ร่วมกับมหาวิทยาลัยคอร์เนลล์ของสหรัฐฯ เผยผลการศึกษาข้างต้นในวารสาร Physical Review Letters ได้รายงานผลการศึกษาว่า คลื่นความโน้มถ่วงที่ใช้พิสูจน์แนวคิดของฮอว์คิงในครั้งนี้ เกิดจากคู่หลุมดำมวลยิ่งยวดที่โคจรวนรอบกันและกัน โดยต่างก็เข้าใกล้กันมากขึ้นเรื่อย ๆ จนเกิดการชนปะทะและรวมตัวเป็นหลุมดำขนาดใหญ่กว่าในที่สุด

เหตุการณ์รุนแรงเช่นนี้ได้ทำให้เกิดคลื่นความโน้มถ่วง หรือการกระเพื่อมของปริภูมิ-เวลาที่แผ่ออกไปในจักรวาล โดยเมื่อเปรียบเทียบข้อมูลที่มากับคลื่นความโน้มถ่วงจากช่วงก่อนและหลังการรวมตัวของหลุมดำทั้งสอง ทีมผู้วิจัยพบว่าพื้นที่ผิวของหลุมดำใหม่ที่เกิดขึ้นมีขนาดกว้างใหญ่กว่าพื้นที่ผิวของคู่หลุมดำต้นกำเนิดรวมกัน ซึ่งตรงกับกฎพื้นที่ของฮอว์คิงอย่างไม่ผิดเพี้ยน โดยมีมีระดับความเชื่อมั่นมากกว่า 95% (ทั้งนี้ “พื้นที่ผิวของหลุมดำ” หมายถึงบริเวณขอบฟ้าเหตุการณ์ที่ล้อมรอบภายนอกของหลุมดำอยู่ ซึ่งแท้ที่จริงแล้วหลุมดำไม่ใช่หลุมหรือรู แต่เป็นทรงกลมคล้ายกับลูกโบว์ลิ่งมากกว่า)

The Area Law

จากหลักฐานที่แสดงออกมาก็เป็นเครื่องพิสูจน์ได้อย่างดีว่า ทฤษฎีดังกล่าวนี้เป็นจริง อีกทั้งยังตรงตามกฎข้อที่สองของอุณหพลศาสตร์ (Thermodynamics) ที่ระบุว่าว่าเอนโทรปี (Entropy) หรือความปั่นป่วนนั้นจะมีแต่เพิ่มขึ้น เมื่อเวลาเดินไปข้างหน้า เนื่องจากเอนโทรปีของหลุมดำเป็นสัดส่วนกับพื้นที่ผิวของมัน ทั้งสองจึงต้องเพิ่มขึ้นเสมอ อีกทั้งยังสอดคล้องกับทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของไอน์สไตน์อีกด้วย

“พื้นที่ผิวของหลุมดำไม่สามารถลดลงได้ ซึ่งก็เหมือนกับกฎข้อที่สองของอุณหพลศาสตร์ นอกจากนี้ยังมีการอนุรักษ์มวลพลังงานอีกด้วย และเนื่องจากมวลของหลุมดำไม่สามารถลดลงได้ สิ่งที่เกิดขึ้นนี้จึงเปรียบได้กับการอนุรักษ์พลังงาน ไม่ว่าคุณจะทำอะไร แต่ท้ายที่สุดแล้วมวลและการหมุนจะทำให้หลุมดำได้พื้นที่ที่ใหญ่ขึ้นอยู่ดี” Maximiliano Isi นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์จากสถาบันเทคโนโลยีแมสซาชูเซตส์กล่าว

The Area Law

ที่มา : https://www.livescience.com/hawking-theory-confirmed.html

https://www.sciencenews.org/…/gravitational-waves…

https://www.bbc.com/thai/international-57544606

อัปเดตทุกเรื่องฮิตติดกระแสคลิก tidhoo.co
และสามารถติดตามคอนเทนต์สนุก ๆ จากติดหูได้ทาง โซเชียลเน็ตเวิร์ค
Facebook | Twitter | Youtube

Hello, World

Everything you want to know