فیزیکدان‌ها می‌گویند که بیگانگان ممکن است از سیاهچاله‌ها به عنوان رایانه‌های کوانتومی استفاده کنند!

ما دلایلی منطقی داریم که در عرصه کیهان تنها نیستیم، پس چرا نمی‌توانیم شواهدی از موجودات زنده دیگر پیدا کنیم؟ این بنیان پارادوکس فرمی است، سوالی که تقریباً از زمان تولد نجوم مدرن، گریبان اخترشناسان و کیهان شناسان را گرفته است.

همچنین این استدلال پشت حدس هارت-تیپلر Hart-Tipler Conjecture هم قرار دارد، که ادعا می‌کند اگر واقعا در گذشته حیات پیشرفته در کهکشان ما پدید آمده بود، به هر کجا که نگاه می کردیم، نشانه‌هایی از فعالیت آنها را بایستی م‌ دیدیم. نشانه‌های احتمالی‌ای مثل فضاپیماهای خودتکثیر شونده، ساختارهای بزرگ قابل تشخیص و سایر فعالیت‌های مشابه نوع III.

اما برخی بر این باورند که لزوما نبایستی تمدن‌های پیشرفته در چنین مقیاس‌های عظیمی عمل کنند. برخی دیگر هم پیشنهاد می‌کنند که تمدن‌های فرازمینی پیشرفته در فعالیت‌ها و مکان‌هایی شرکت می‌کنند که کمتر به چشم می‌آید.

در یک مطالعه اخیر، تیمی از محققان آلمانی-گرجی پیشنهاد کردند که تمدن های فرازمینی پیشرفته (ETC) می توانند از سیاهچاله‌ها به عنوان رایانه‌های کوانتومی استفاده کنند‌.

این از نقطه‌نظر محاسباتی منطقی است و توضیحی است بر ندیدن فعالیت فرازمینی‌ها به صورت روتین.

این تحقیق توسط Gia Dvali ، فیزیکدان نظری موسسه فیزیک ماکس پلانک و صاحب کرسی فیزیک در دانشگاه لودویگ ماکسیمیلیانس در مونیخ، و زازا عثمانوف، استاد فیزیک در دانشگاه آزاد تفلیس و محقق رصدخانه ملی اخترفیزیک -خارادزه- از گرجستان و موسسه SETI انجام شد.

مقاله آنها در مجله بین المللی Astrobiology در حال طی مراحل پذیرش و انتشار است.

اولین تلاش SETI ( پروژه اوزما ) در سال 1960 انجام شد و توسط اخترفیزیکدان مشهور دکتر فرانک دریک (که معادله دریک را پیشنهاد کرده بود ) رهبری شد. این بررسی با استفاده از تلسکوپ رادیویی 26 متریرصدخانه گرین بنک به امواج رادیویی گوش می‌داد و روی منظومه های ستاره ای نزدیک تائو سیتی و اپسیلون اریدانی متمرکز بود.

از آن زمان، بیشتر پروژه های SETI روی همین امواج رادیویی تمرکز دارند تا احیانا در آنها امضاهای فناوری پیدا شود.

اما گوش کردن به تمام کانال های ممکن رادیویی دشوار است. “طیف” کامل امضاهای فناورانه ممکن است بسیار گسترده‌تر باشد: به عنوان مثال، تابش فروسرخ یا نوری از ابرساختارها که در اطراف تپ اخترها، کوتوله های سفید و سیاه چاله‌ها را هم باید در نظر گرفت.

شاید ما باید به یک “جهت” کاملاً جدید را برای یافتن یک تنوع طیفی غیرعادی در نظر بگیریم. تمرکز محدود یکی از دلایل اصلی شکست SETI در یافتن شواهدی تمدن‌های بیگانه محسوب می‌شود.

ترفندهای پیشنهادی جدید برای موفق شدن در یافتن تمدن‌های بیگانه شامل انرژی هدایت شده (لیزرها)، انتشارات نوترینو ، ارتباطات کوانتومی و امواج گرانشی است.

اما دوالی و عثمانوف در تحقیق خود پیشنهاد می‌کنند که به دنبال چیزی کاملاً متفاوت باشیم: شواهد محاسبات کوانتومی در مقیاس بزرگ!

مزایای محاسبات کوانتومی کاملا مشخص است که شامل توانایی پردازش سریعتر اطلاعات نسبت به محاسبات دیجیتالی و مصون ماندن از رمزگشایی است.

با توجه به سرعت پیشرفت محاسبات کوانتومی کنونی، کاملاً منطقی است که فرض کنیم یک تمدن پیشرفته می‌تواند این فناوری را در مقیاسی بسیار بزرگتر توسعه دهد.

قوانین فیزیک کوانتومی و گرانش در همه جا یکی است. این قوانین به ما می گویند که کارآمدترین ذخیره کننده اطلاعات کوانتومی سیاهچاله ها هستند.

اگرچه مطالعات اخیر ما نشان می‌دهد که از نظر تئوری، ممکن است دستگاه‌هایی وجود داشته باشند که توسط فعل و انفعالات غیر گرانشی ایجاد شده باشند که ظرفیت ذخیره‌سازی اطلاعات را نیز اشباع می‌کنند (به اصطلاح «ساتورون»)، سیاه‌چاله‌ها گزینه‌های آشکار برای تمدن‌های فرازیمنی برای ذخیره سازی و پردازش اطلاعات هستند.

راجر پنروز -برنده جایزه نوبل- پیشنهاد کرده بود که می‌توان انرژی بی‌منتها را از یک سیاهچاله با ضربه زدن به ارگوسفر استخراج کرد. این فضا درست خارج از افق رویداد قرار دارد، جایی که ماده در حال سقوط، دیسکی را تشکیل می‌دهد که نزدیک به سرعت نور شتاب می‌گیرد و مقادیر زیادی تابش دارد.

پس این ممکن است منبع انرژی نهایی تمدن‌های پشرفته باشد. به دو صورت:

خوراندن ماده به یک SMBH (و مهار تشعشعات حاصل) یا صرفاً با مهار انرژی که قبلاً منتشر شده.

در  سناریوی دوم، مهار تکانه زاویه‌ای دیسک‌های برافزایش آنها (” فرایند پنروز Penrose  “) یا گرفتن گرما و انرژی تولید شده توسط جریان‌های پرسرعت پرتاب شده توسط آنها (شاید به شکل یک کره دایسون ) مطرح است.

دوالی و اساموف در مقاله خود پیشنهاد کرده‌اند که سیاهچاله‌ها می‌توانند منبع نهایی محاسبات باشند. این مبتنی بر این است که: الف) پیشرفت یک تمدن به طور مستقیم با سطح عملکرد محاسباتی آن مرتبط است، و ب) اینکه نشانگرهای جهانی خاصی از پیشرفت محاسباتی وجود دارد که می‌تواند به عنوان امضاهای فناورانه بالقوه برای SETI استفاده شود.

دوالی و اوسومانوف با استفاده از اصول مکانیک کوانتومی توضیح دادند که چگونه سیاهچاله ها کارآمدترین خازن برای اطلاعات کوانتومی خواهند بود. این سیاه‌چاله‌ها احتمالاً ماهیتی مصنوعی و در اندازه‌های کوچک دارند تا بزرگ و طبیعی (به خاطر کارایی محاسباتی).

در نتیجه، آنها استدلال می کنند، این سیاهچاله ها پرانرژی‌تر از سیاهچاله های طبیعی هستند:

با تجزیه و تحلیل ویژگی‌های مقیاس‌بندی ساده زمان بازیابی اطلاعات، محققان نشان دادند که بهینه‌سازی حجم اطلاعات و زمان پردازش نشان می‌دهد که سرمایه‌گذاری انرژی در ایجاد بسیاری از سیاه‌چاله‌های میکروسکوپی به جای چند سیاهچاله بزرگ برای تمدن فرازمینی سودمندتر است.

اولاً، میکروسیاهچاله‌ها با شدت بسیار بالاتر و در طیف انرژی بالاتر تابش هاوکینگ ساطع می‌کنند.

تابش هاوکینگ، که به افتخار استیون هاوکینگ فقید و بزرگ نامگذاری شده است،  به دلیل اثرات کوانتومی نسبیتی درست خارج از افق رویداد یک سیاهچاله منتشر می‌شود. انتشار این تابش جرم و انرژی چرخشی سیاهچاله ها را کاهش می‌دهد و از نظر تئوری منجر به تبخیر نهایی آنها می شود.

دوالی و اوسومانوف گفتند، تشعشعات هاوکینگ حاصل، ماهیت «دموکراتیک» خواهد داشت، به این معنی که گونه‌های مختلفی از ذرات زیراتمی تولید می‌کند که توسط ابزارهای مدرن قابل تشخیص هستند:

نکته مهم در مورد تابش هاوکینگ این است که همه گونه‌های ذره‌ای منتشر می‌کنند. بنابراین، رایانه‌های کوانتومی تمدن‌های فرازمینی باید ذرات «معمولی» مانند نوترینو و فوتون را ساطع کنند. به‌ویژه نوترینوها به دلیل توانایی نفوذ فوق‌العاده‌شان، پیام‌رسان‌های عالی هستند.

پس در شکل جدید جستجوی فرازمینیٰها باید به دنبال نوترینوهای بسیار پرانرژی حاصل از میکروسیاهچاله‌ها و  “کارخانه‌های” برخورد ذرات باشیم.

از بسیاری جهات، این نظریه منطبق بر منطق مقیاس بارو است که توسط اخترفیزیکدان و ریاضیدان جان دی. بارو در سال 1998 ارائه شد.

با بازنگری‌ در مقیاس کارداشف، مقیاس بارو Barrow Scale می‌گوید که سطح پیشرفت تمدن‌ها را نباید با تسلط فیزیکی آنها بر فضای بیرونی مشخص کرد. بلکه پیشرفت آنها در تسلط بر فضای درونی – یعنی قلمروهای مولکولی، اتمی و کوانتومی مشخص می‌شود.

این امر می‌‌تواند پارادوکس فرمی و غیرقابل تشخیص شدن تمدن‌های بیگانه را هم توضیح دهد. پس به همین دلیل بوده که وقتی کیهان را استراق سمع می‌کردیم، یک “سکوت بزرگ” را می‌شنیدیم.

منطقی است که تمدن‌های بسیار پیشرفته از سطح ارتباطات رادیویی و محاسبات دیجیتال فراتر رفته‌اند و به همین دلیل شاهدی از آنها گیر ما نیامده است.

با توجه به سرعت نمایی پیشرفت محاسبات (با استفاده از وضعیت بشریت به عنوان یک الگو)، تمدن های پیشرفته ممکن است پنجره کوتاهی برای پخش امواج رادیوی داشته باشند.

این یک بخش کلیدی از معادله دریک است: پارامتر L، که به مدت زمانی که تمدن‌ها سیگنال های قابل تشخیص را در فضا منتشر میٰ‌کنند، اشاره دارد.

منبع: Universe Today