8.13 ขอบฟ้าสัมบูรณ์และกรอบความขัดแย้งด้านข้อมูล

หน้าแรก ／ บทที่ 8: ทฤษฎีกรอบคิดที่ทฤษฎีเส้นพลังงานจะท้าทาย

คำนำ: เป้าหมายสามขั้น

ส่วนนี้อธิบายสามประเด็นให้ผู้อ่านเข้าใจได้ง่าย: เหตุใดการมองว่า “ขอบฟ้าเหตุการณ์” ของหลุมดำเป็นเส้นเขตแดนที่สัมบูรณ์และผ่านไม่ได้จึงครองกระแสหลักมานาน; ภาพดังกล่าวสะดุดในเชิงควอนตัม–สถิติและข้อมูลดาราศาสตร์ตรงไหน; และทฤษฎีพลังงานเส้น (EFT) จะปรับสถานะ “ขอบฟ้าสัมบูรณ์” ให้เป็น ขอบฟ้าเชิงสถิติ–เชิงปฏิบัติการ (SOH) พร้อมเล่าใหม่เรื่องการกลืนมวล การแผ่รังสี และการไหลของข้อมูลด้วยภาษาเดียวกันคือ “ทะเลพลังงาน–ภูมิทัศน์เทนเซอร์” และเสนอเบาะแสข้ามเครื่องมือสังเกตที่ตรวจสอบได้

I. กระบวนทัศน์ปัจจุบันกล่าวว่าอย่างไร

1. แก่นข้อเสนอ

• ขอบฟ้าเหตุการณ์ที่สัมบูรณ์: ในทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป ขอบฟ้าเหตุการณ์เป็นเส้นเขตแดนที่นิยามแบบทั่วทั้งปริภูมิเวลา เหตุการณ์ภายในไม่สามารถส่งผลเชิงสาเหตุถึงผู้สังเกตที่ไกลอนันต์ได้
• รังสีฮอว์คิงและความขัดแย้งด้านข้อมูล: เมื่อนำทฤษฎีสนามควอนตัมไปวางบนฉากหลังโค้ง จะได้รังสีฮอว์คิงที่เกือบเป็นความร้อน หากหลุมดำระเหยหมด ข้อมูลของสถานะบริสุทธิ์ตั้งต้นดูเหมือนสูญหาย จึงเกิดความขัดแย้ง “บริสุทธิ์ → ผสม”
• ลักษณะ “ไร้ผม”: หลุมดำสภาวะคงตัวถูกระบุด้วยพารามิเตอร์ไม่กี่ตัว (มวล การหมุน ประจุ) รูปลักษณ์ภายนอกจึงเรียบง่าย รายละเอียดถูก “ซ่อนไว้หลังขอบฟ้า”

2. เหตุใดภาพนี้จึงน่าดึงดูด

• ความชัดเชิงเรขาคณิต: เมตริกและเส้นภายใต้ความยาวสถิตอธิบายการตก อันตรกิริยาการเลนส์ และ “วงโฟตอน” อย่างเป็นเอกภาพ
• คาดการณ์คำนวณได้: โหมดริ่งดาวน์ ขนาดเงาหลุมดำ และสเปกตรัมการกลืนมวลเทียบกับข้อมูลเชิงสังเกตได้
• เครื่องมือมั่นคง: โซ่เครื่องมือทางคณิตศาสตร์และเชิงตัวเลขที่พัฒนากันมาหลายทศวรรษกลายเป็นภาษากลางของงานวิจัยแรงโน้มถ่วงเขตเข้ม

3. ควรทำความเข้าใจอย่างไร
   ขอบฟ้าเหตุการณ์คือ “เส้นขอบสุดท้าย” ของโครงสร้างสาเหตุเชิงสากล มีลักษณะพึ่งอนาคตทั้งหมด (teleological) จึงไม่อาจ “วัดตรงๆ ในทางเฉพาะที่” การได้มาซึ่งรังสีฮอว์คิงแบบดั้งเดิมพึ่งพาการต่อ “ฉากหลังคงที่ + สนามควอนตัม”

II. ความยากเชิงสังเกตและข้อถกเถียง

• บัญชีเส้นทางของข้อมูล
  หากขอบฟ้าปิดผนึกสมบูรณ์และรังสีเป็นความร้อนอย่างเคร่งครัด เพียงเรขาคณิตอย่างเดียวก็ยากจะคงความเป็นเอกภาพไว้ “แผนแก้” จำนวนมากจึงถูกเสนอ (เช่น “ผมนุ่ม” ซากตกค้าง กำแพงไฟ ความสอดประสาน และ ER=EPR ซึ่งเชื่อมรูหนอนกับการพัวพันควอนตัม) แต่ยังขาดจุดตั้งต้นระดับจุลภาคที่รวมศูนย์และตรวจสอบได้
• “ความเป็นปฏิบัติการใกล้ขอบฟ้า”
  นิยามขอบฟ้าพึ่งเรขาคณิตของเวลาแบบทั่วทั้งเส้นประวัติ ขณะที่การสังเกตจริงเข้าถึงได้ใกล้เคียงกับ “กึ่งขอบฟ้า/ชั้นความโน้มถ่วงผิว” ซึ่งเป็นวัตถุเชิงปฏิบัติการ วิธีผูกข้อมูลวัดเฉพาะที่เข้ากับเส้นขอบสากลยังไม่กระจ่าง
• “ภายนอกแข็งแรง—ความต่างยิบย่อยอ่อน” ในข้อมูล
  เงาหลุมดำของกล้องโทรทรรศน์ขอบฟ้าเหตุการณ์ (EHT) และริ่งดาวน์ของคลื่นความโน้มถ่วง โดยภาพรวมสอดคล้องกับภายนอกแบบเคอร์ อย่างไรก็ตาม ข้อสรุปเรื่องหางเวลาช่วงปลายที่อ่อนยิ่งยวด เสียงสะท้อน หรือริ้วลายไม่สมมาตรแบบละเอียด ยังไม่ลงรอยกัน—ยังไม่มีทั้ง “การค้นพบชี้ขาด” และ “ความไวพอจะตัดทุกทางเลือก”
• “ความทรงจำระหว่างทาง” ของการแพร่กระจายระยะไกล
  ความล่าช้าเวลาระหว่างภาพหลายเส้นทางจากการเลนส์แรง ความต่างเวลามาถึงข้ามย่านความถี่ และความเชื่อมโยงในหางของการปะทุพลังงานสูงยิ่ง ชี้ว่ามีความทรงจำของเส้นทางที่อ่อนมากและขึ้นกับทิศทาง การกดทุกอย่างให้เหลือเพียง “การรบกวนเล็กของเรขาคณิตสถิตเฉพาะที่” ทำให้พลังจำแนกลดลง

สรุปสั้น:
ภาพต่อประกอบ “ขอบฟ้าสัมบูรณ์ + รังสีความร้อนเคร่งครัด” งดงามมาก แต่ยังเปิดช่องว่างเรื่องความเป็นเอกภาพ ความเป็นปฏิบัติการเฉพาะที่ และความต่างยิบย่อยข้ามเครื่องมือ จึงต้องการฐานฟิสิกส์ที่เป็นเอกภาพและตรวจสอบได้มากขึ้น

III. การเล่าใหม่ตามทฤษฎีพลังงานเส้น และสิ่งที่ผู้อ่านจะสัมผัสได้

สรุปหนึ่งประโยคของทฤษฎีพลังงานเส้น (EFT):
ทฤษฎีพลังงานเส้นลดสถานะ “ขอบฟ้าสัมบูรณ์” ให้เป็น ขอบฟ้าเชิงสถิติ–เชิงปฏิบัติการ (SOH):

• ขอบฟ้าไม่ใช่ขอบปิดผนึกทางโทโพโลยี แต่บริเวณใกล้ขอบฟ้าในทะเลพลังงานก่อเกิด ระเบียงทางเทนเซอร์ ที่มีความหนาทางแสงสูงมากและเวลาอยู่นานมาก โดยไม่ละเมิดสาเหตุ สามารถมีช่องทางต่ำกว่าจุดวิกฤตได้สามแบบ: รูเข็ม (รั่วซึมจุลภาคแบบจุด), เจาะตามแกน (ช่องแคบตามแกนการหมุน), และ แถบริมขอบแบบต่ำกว่าวิกฤต (แถบวงรอบใกล้เส้นศูนย์สูตร/วงโคจรวงกลมเสถียรชั้นในสุด (ISCO))
• ข้อมูลไม่สูญหาย: ข้อมูลถูกกวนและลดความสอดคล้องของเฟสอย่างรุนแรง แล้วคายออกในสเกลเวลาที่ยาวมากในรูป หางสอดคล้องที่ไม่กระจาย ซึ่งอ่อนยิ่งยวด ภาพรวมจึงดูเหมือนความร้อน แต่รายละเอียดคงความเชื่อมโยงระดับจุลภาคไว้
• “ภาพคล้ายฮอว์คิง” ไม่ใช่ “ความร้อนแบบฮอว์คิง” เคร่งครัด: ความชันและวิวัฒน์ของสนามเทนเซอร์ใกล้ขอบฟ้าก่อการแปลงโหมดแบบคล้ายฮอว์คิง รูปแบบการแผ่รังสีดูใกล้ความร้อนแต่เปิดช่องให้มีความเบี่ยงเบนเล็กๆ ที่ขึ้นกับทิศทาง

อุปมาให้เห็นภาพ
ให้คิดว่าหลุมดำคือ วังวนทะเลที่หนาแน่นยิ่งยวด:

• ใกล้แกนวังวน ผิวน้ำถูกดึงตึงมาก การตกลงไปเหมือนไถลลงเนินลึก กลับขึ้นมาได้แต่ต้องใช้เวลานานมาก
• ริมวังวนจะหั่นลวดลายละเอียดให้ป่นและผสม (ลดความสอดคล้อง) แต่ ไม่ลบหลักฐาน
• อีกนานมากต่อมา จะปรากฏ เสียงสะท้อน/หางยาวที่อ่อนยิ่งและสอดประสาน บนผิวน้ำ คืนลวดลายเดิมให้ผู้สังเกตที่ไกลออกไปในรูปความเชื่อมโยงระดับจุลภาค

สามสาระสำคัญในการเล่าใหม่ของทฤษฎีพลังงานเส้น

1. สถานะของขอบฟ้า: จากสัมบูรณ์ → เชิงสถิติ–เชิงปฏิบัติการ
   “ผนึกตลอดกาล” ถูกแทนที่ด้วยกลไก คงอยู่–คายออกที่จำกัด คุณลักษณะลำดับศูนย์—เงา ริ่งดาวน์ และรูปลักษณ์ไร้ผม—ยังอยู่ครบ แต่เปิดให้มีความต่างลำดับหนึ่งที่สอดคล้องกับทิศทางและสภาพแวดล้อม
2. ปลายทางของข้อมูล: มองเผินๆ เหมือนความร้อน แต่เพ่งดูมีลวดลาย
   การแผ่รังสีดูใกล้ความร้อน ทว่าช่วงหางเวลาปลายมี ความสอดคล้องของเฟสที่ไม่กระจาย ซึ่งอ่อนยิ่งยวด (การขยับร่วมกันแบบไม่ขึ้นกับสี) ทำหน้าที่เป็น “ร่องรอยเล็กๆ” ของความเป็นเอกภาพ
3. พื้นเดียวกันสำหรับหลายรูปลักษณ์ภายนอก: เชื่อมโยง ไม่ใช่แปะชิ้นส่วน
   ศักย์เทนเซอร์ เดียวกันบังคับพร้อมกันทั้ง: ความไม่สมมาตรยิบย่อยที่เสถียรของเงา; ความล่าช้า/หางยาวของริ่งดาวน์; ส่วนเกินระดับเศษเปอร์เซ็นต์ในความล่าช้าเวลาของระบบเลนส์แรง; และการเรียงทิศทางที่สอดคล้องกับเลนส์อ่อน/ความคลาดของระยะทาง

เบาะแสที่ตรวจสอบได้ (ตัวอย่าง)

• หางยาว/เสียงสะท้อนของริ่งดาวน์ (ไม่กระจาย): หลังการรวมตัวของหลุมดำ จะพบเสียงสะท้อนที่สอดเฟสและอ่อนยิ่งตามช่วงเวลาแน่นอน ความล่าช้าไม่ขึ้นกับสี และสัมพันธ์อ่อนๆ กับทิศของสนามภายนอก
• เสถียรภาพเชิงทิศของริ้วลายเงาหลุมดำ: ข้ามหลายยุคสังเกต ค่าเฟสปิดและโครงสร้างใกล้วงโฟตอนจากกล้องโทรทรรศน์ขอบฟ้าเหตุการณ์ (EHT) หรือเครื่องสหสอดคล้องในอวกาศในอนาคต แสดง ความไม่สมมาตรที่คงทิศ สอดคล้องกับทิศที่อนุมานจากแผนที่เลนส์อ่อนในบริเวณเดียวกัน
• ส่วนเกินที่เชื่อมโยงกันในระบบหลายภาพของเลนส์แรง: สำหรับระบบใกล้หลุมดำมวลยวดยิ่ง (SMBH) ส่วนเกินเล็กๆ ใน ความล่าช้าเวลา และ การเลื่อนไปทางแดง จะเปลี่ยนแปลงไปด้วยกัน สะท้อนประวัติการเดินทางผ่าน ภูมิทัศน์เทนเซอร์ ที่กำลังวิวัฒน์ต่างกัน
• การขยับร่วมข้ามย่านความถี่ในหางของการปะทุ: หางช่วงปลายในเหตุการณ์ฉีกทำลายด้วยแรงน้ำขึ้นน้ำลง (TDE) การระเบิดแกมมาเรย์ (GRB) และแฟลร์ของนิวเคลียสดาราจักรกัมมันต์ (AGN) แสดง ลวดลายสอดเฟสร่วม ระหว่างย่านแสง–เอกซเรย์–แกมมา แทนที่จะเลื่อนตามสี

สิ่งที่ผู้อ่านจะสัมผัสได้โดยตรง

• ระดับมุมมอง: หลุมดำยังคง “มืดดำ” แต่ ไม่ปิดผนึกอย่างสัมบูรณ์ จินตนาการว่าเป็น วาล์วทางเดียวที่ช้ามาก ซึ่งข้อมูล “เดินทางกลับ” ด้วยสัญญาณอ่อนยิ่ง โดยยังคงเคารพสาเหตุ
• ระดับวิธีการ: อย่ามองความต่างยิบย่อยเป็นเพียงสัญญาณรบกวน แต่ ผสาน ริ่งดาวน์ ริ้วลายของเงา และส่วนเกินของเวลามาถึง เพื่อ ทำแผนที่ภูมิทัศน์เทนเซอร์
• ระดับความคาดหวัง: อย่าคาดการละเมิดขนาดใหญ่ที่เห็นชัด ควรมองหา หางที่ไม่กระจาย ความสม่ำเสมอตามทิศ และ ความเชื่อมโยงยิบย่อยที่ติดตามสภาพแวดล้อม ซึ่งดำรงอยู่นาน

ชี้แจงความเข้าใจผิดที่พบบ่อยอย่างรวบรัด

• ทฤษฎีพลังงานเส้นปฏิเสธการมีอยู่ของหลุมดำหรือไม่? ไม่ปฏิเสธ การทดสอบลำดับศูนย์—เงา รูปลักษณ์ไร้ผม การตรวจสอบแรงโน้มถ่วงเขตเข้ม—ยังอยู่ครบ หัวข้อคือ สถานะเชิงภววิทยาของขอบฟ้า และ บัญชีข้อมูล
• มีการอนุญาตให้เร็วกว่าแสงหรือฝ่าฝืนสาเหตุหรือไม่? ไม่มี ขีดจำกัดการแพร่เฉพาะที่ยังคงอยู่ “การคายออก” หมายถึง หางสอดคล้องที่ช้ามาก แต่ เข้าถึงกันได้ตามสาเหตุ
• เทียบเท่ากับ “กำแพงไฟ” หรือไม่? ไม่จำเป็นต้องมีการแตกหักรุนแรงที่ขอบฟ้า บริเวณใกล้ขอบฟ้าเป็นเพียง ชั้นตัวกลางที่มีความตึงสูงและผสมแรง
• เกี่ยวข้องกับการขยายตัวของเมตริกหรือไม่? ไม่เกี่ยว ส่วนนี้ ไม่ ใช้การเล่าทำนอง “ปริภูมิถูกยืด” การเลื่อนความถี่มาจาก การเลื่อนแดงด้วยศักย์เทนเซอร์ บวก การเลื่อนตามเส้นทางที่เกิดจากวิวัฒน์

สรุป

ภาพ “ขอบฟ้าสัมบูรณ์ + รังสีความร้อนเคร่งครัด” ประสบความสำเร็จอย่างยิ่งในเชิงรูปลักษณ์เรขาคณิต แต่กันความเป็นเอกภาพและความเชื่อมโยงระดับจุลภาคออกไป ทฤษฎีพลังงานเส้นมองขอบฟ้าเป็น วัตถุเชิงสถิติ–เชิงปฏิบัติการ:

• การผสมอย่างแรงทำให้การแผ่รังสี ดูใกล้ความร้อน
• หางสอดคล้องที่ไม่กระจาย ในสเกลเวลาที่ยาวมาก สงวนความเป็นเอกภาพ
• ศักย์เทนเซอร์เดียวกัน เชื่อมโยงความไม่สมมาตรของเงา คุณลักษณะของริ่งดาวน์ ส่วนเกินจากเลนส์ และความคลาดของระยะทาง

ด้วยเหตุนี้ เราจึงยังคง ความชัดเจนของเรขาคณิต ไว้ พร้อมทั้งมอบ “ที่อยู่ทางกายภาพร่วมและตรวจสอบได้” ให้กับ บัญชีข้อมูล และ สังเกตการณ์ระดับยิบย่อย