การค้นพบหลุมดำของเขาสามารถปูทางไปสู่ทฤษฎีใหม่ของแรง เซ็กซี่บาคาร่า โน้มถ่วงควอนตัมความหลงใหลในหลุมดำของดักลาส สแตนฟอร์ดมีต้นกำเนิดมาจากสถานที่ที่ไม่น่าจะเป็นไปได้ นั่นคือ เรือใบ
เริ่มตั้งแต่อายุ 10 ขวบ สแตนฟอร์ดใช้เวลาห้าปีในการแล่นเรือรอบโลกกับพ่อแม่และน้องสาวสองคนของเขา เรือใบเป็นเหมือนห้องปฏิบัติการฟิสิกส์” สแตนฟอร์ดกล่าว การรักษาเรือให้อยู่ในเส้นทางต้องมีการทรงตัวของแรงที่เกิดจากลมและน้ำ “คุณสามารถเห็นเอฟเฟกต์ฟิสิกส์ง่ายๆ เกิดขึ้นได้” เขากล่าว
วันนี้ Stanford วัย 31 ปี ใช้ความรู้ทางฟิสิกส์ของเขากับปัญหาที่เป็นนามธรรมมากขึ้น: หลุมดำ กลศาสตร์ควอนตัม และความโกลาหล
งานของเขาในฐานะนักฟิสิกส์เชิงทฤษฎีที่สถาบันเพื่อการศึกษาขั้นสูงในพรินซ์ตัน รัฐนิวเจอร์ซีย์ ได้เปิดเผยข้อมูลเชิงลึกใหม่ๆ ซึ่งรวมถึงการค้นพบว่าหลุมดำถึงจุดสุดยอดแห่งความโกลาหลแล้ว ไม่มีอะไรจะวุ่นวายมากไปกว่าหลุมดำแล้ว การเปิดเผยดังกล่าวตอกย้ำแนวคิดที่ว่าหลุมดำเป็นสิ่งที่แปลกประหลาดที่สุดในจักรวาล และที่สำคัญ หลุมดำอาจช่วยในการค้นหาทฤษฎีแรงโน้มถ่วงรูปแบบใหม่ที่ได้รับการปรับปรุง
ในระบบที่โกลาหล การปรับแต่งเล็กๆ น้อยๆ อาจมีเอฟเฟกต์แบบเรียงซ้อนซึ่งเปลี่ยนแปลงผลลัพธ์อย่างมาก ตัวอย่างที่มีชื่อเสียงที่สุดคือผลกระทบของผีเสื้อ ซึ่งเป็นสถานการณ์สมมติที่ผีเสื้อกระพือปีก และการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยของกระแสลมจะส่งผลต่อเวลาและตำแหน่งที่เกิดพายุทอร์นาโด ( SN Online: 9/16/13 )
ในระดับควอนตัม สแตนฟอร์ดและนักฟิสิกส์เชิงทฤษฎี สตีเฟน เชนเกอร์ แสดงให้เห็นในการคำนวณว่าหลุมดำแสดงพฤติกรรมที่วุ่นวายเช่นเดียวกัน การเปลี่ยนแปลงของหลุมดำ – เล็กน้อยพอๆ กับการโยนอนุภาคเดียวลงไปในขุมนรก – สามารถเปลี่ยนพฤติกรรมของหลุมดำได้อย่างมาก
กุญแจดอกหนึ่งในการทำความเข้าใจความโกลาหลนี้คือหลุมดำไม่ได้เป็นสีดำสนิท ยักษ์ใหญ่แห่งจักรวาลแผ่รังสีหมอกจาง ๆ อันเป็นผลมาจากอนุภาคควอนตัมคู่หนึ่งที่พุ่งเข้าและออกจากการดำรงอยู่ทุกหนทุกแห่งในอวกาศ ( SN: 11/26/16, p. 28 ) เมื่อกระบวนการนี้เกิดขึ้นใกล้ขอบหลุมดำ อนุภาคบางส่วนสามารถหลบหนีได้ ทำให้เกิดสิ่งที่เรียกว่ารังสีฮอว์คิง ( SN: 4/14/18, p. 12 )
การศึกษาการแผ่รังสี ของฮอว์คิง เผยให้เห็นธรรมชาติที่วุ่นวายของหลุมดำ Stanford and Shenker จากมหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ด รายงานในปี 2014 ในวารสารJournal of High Energy Physics
ลองนึกภาพการโยนอิเล็กตรอนตัวเดียวลงในหลุมดำ ซึ่งเป็นการเปลี่ยนแปลงเล็กๆ น้อยๆ สำหรับยักษ์ใหญ่ “มันเป็นอนุภาคเดียวและเป็นหลุมดำขนาดมหึมา” สแตนฟอร์ดกล่าว แต่การเปลี่ยนแปลงเล็กๆ น้อยๆ นั้นเปลี่ยนการแผ่รังสีของ Hawking ที่หลุมดำปล่อยออกมา เหมือนกับผีเสื้อกระพือปีกและเปลี่ยนเส้นทางเรือใบที่อยู่ห่างไกลออกไป
การเพิ่มอนุภาคจะเพิ่มความสูงของหลุมดำและขยายขอบฟ้าเหตุการณ์ เล็กน้อย ซึ่งเป็นขอบเขตจากภายในซึ่งไม่มีอะไรสามารถหลบหนีได้ ( SN: 5/31/14, p. 16 ) รังสีฮอว์คิงที่อาจปล่อยออกมาจะติดอยู่ในหลุมดำที่กำลังขยายตัว การเปลี่ยนแปลงที่ดูเหมือนไม่มีนัยสำคัญมีผลกระทบแบบบอลลูน — คำจำกัดความของความโกลาหล
สแตนฟอร์ดจึงนำแนวคิดนี้ไปอีกขั้น ในปี 2016
ในวารสาร Journal of High Energy Physicsเขา Shenker และ Juan Maldacena จาก Institute for Advanced Study แสดงให้เห็นในทางทฤษฎีว่าผลกระทบจากการบิดเกลียวเล็กๆ ของหลุมดำมีหิมะปกคลุมโดยเร็วที่สุด ก้อนหิมะนั้นทำให้หลุมดำเป็นระบบที่วุ่นวายที่สุดที่อนุญาตโดยกฎแห่งธรรมชาติ
เพื่อนร่วมงานของสแตนฟอร์ดกล่าวว่าเขาพร้อมที่จะเปิดเผยข้อมูลเชิงลึกที่ใหญ่กว่านี้ Raphael Bousso นักฟิสิกส์เชิงทฤษฎีจาก University of California, Berkeley กล่าวว่า “เขาเป็นนักคิดที่ล้ำลึกและเป็นเครื่องคิดเลขที่ทรงพลัง ซึ่งเป็นการผสมผสานที่หาได้ยากและประสบความสำเร็จซึ่งเราพบได้ในนักฟิสิกส์ที่เก่งที่สุด” แม้ว่าเขาจะอายุยังน้อย แต่สแตนฟอร์ดก็ยังได้รับตำแหน่งรองศาสตราจารย์ที่มหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ด ซึ่งเขาจะย้ายในเดือนเมษายน
Maldacena กล่าวว่าการทำงานกับ Stanford ทำให้เขารู้สึกเหมือนเป็นนักเรียนอีกครั้ง “เขาแก้ไขข้อผิดพลาดของฉันและให้ความคิดที่ดีแก่ฉัน” นั่นไม่ใช่เรื่องเล็ก Maldacena เป็นยักษ์แห่งแรงโน้มถ่วงควอนตัมและทฤษฎีสตริงที่รู้จักกันในการค้นพบสิ่งแปลกประหลาดทางคณิตศาสตร์ที่นักฟิสิกส์ยังคงไตร่ตรองอยู่ ( SN: 10/17/15, p. 28 )
ด้วยการทำความเข้าใจความเชื่อมโยงระหว่างอนุภาคขนาดเล็กและหลุมดำขนาดมหึมา สแตนฟอร์ดและคนอื่นๆ หวังว่าจะสามารถจัดการกับข้อขัดแย้งที่ซับซ้อนระหว่างสองทฤษฎีที่สำคัญที่สุดของฟิสิกส์ จุดมุ่งหมายคือการกำหนดทฤษฎีแรงโน้มถ่วงควอนตัม ซึ่งประกอบด้วยสองทฤษฎีที่มีการปะทะกันยาวนาน กลศาสตร์ควอนตัม และทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป ความไม่ตรงกันบ่งบอกว่ามีบางสิ่งที่ใหญ่ผิดปกติอย่างสุดซึ้งในหัวใจของฟิสิกส์ แนวคิดใหม่ของสแตนฟอร์ดเกี่ยวกับหลุมดำสามารถช่วยนักวิทยาศาสตร์หาทางแก้ไขได้
Shenker กล่าวว่า “เป็นไปได้ว่าเขาเป็นหนึ่งในบุคคลหายากเหล่านั้น [ผู้ซึ่ง] จะเปลี่ยนทิศทางของวิทยาศาสตร์อย่างแท้จริง” “ผมตั้งหน้าตั้งตารอดูว่าผมคิดถูกหรือเปล่า” เซ็กซี่บาคาร่า
