তথ্য কি সত্যিই হারিয়ে যায়? নাকি মহাবিশ্বের কোথাও লুকিয়ে থাকে?

তথ্য হারিয়ে যায় কি? ব্ল্যাক হোল, কোয়ান্টাম তথ্য ও মহাবিশ্বের রহস্য

লেখকঃ নুরুল ইসলাম আসাদ

এই প্রশ্নটি শোনাতে হয়তো খুব দার্শনিক মনে হতে পারে-কিন্তু পদার্থবিজ্ঞানে এটি একটি মূল গাণিতিক ও তাত্ত্বিক ধাঁধা। “তথ্য” বলতে আমরা শুধু বইয়ের লেখা বা ডিজিটাল ফাইল বুঝি না; এখানে বোঝানো হচ্ছে কণার অবস্থা, গতিবেগ, অবস্থান, স্পেসটাইমে কিভাবে সেটি বিন্যস্ত ছিল-এসব কোয়ান্টাম তথ্য। যখন একটি বস্তু ব্ল্যাক হোলের মধ্যে পতিত হয়, তখন কি সেই তথ্য আমাদের জন্য চিরতরে হারিয়ে যায়? নাকি অন্য কোথাও সংরক্ষিত থাকে?

এই নিবন্ধে আমরা পদার্থবিজ্ঞানের কাঠামো, কোয়ান্টাম মেকানিক্স, গ্র্যাভিটি এবং ব্ল্যাক হোল থিওরির আলোকে দেখব যে “তথ্য সংরক্ষণ” বা “তথ্য হারিয়ে যাওয়ার” ধারণা কেন এত গভীর ও বিতর্কিত, এবং বর্তমানে বিজ্ঞানীরা কিভাবে এই ধাঁধাটিকে সমাধান করার চেষ্টা করছে।

---

তথ্য এবং কোয়ান্টাম মেকানিক্স: সংরক্ষণের মূল নীতি

ইউনিটারিটি (Unitarity)

কোয়ান্টাম মেকানিক্সের একটি মৌলিক নীতি হলো unitarity। এর মানে হল, একটি ক্লোজড কোয়ান্টাম সিস্টেমের সময়গত বিবর্তন (evolution) এমনভাবে হয় যাতে তথ্য (quantum information) হারায় না। যদি আমরা সিস্টেমের বর্তমান অবস্থা জানি এবং তার বিবর্তনকে ট্র্যাক করতে পারি, তাহলে আদ্যাবস্থায় আমরা কী ছিল তা পুরোপুরি রিকনস্ট্রাক্ট করতে পারি।

এই নীতিটি কোয়ান্টাম ইনফরমেশন থিওরির ভিত্তি-কারণ এটি বলে যে, কোয়ান্টাম স্তরে “তথ্য” ধ্বংসযোগ্য নয়।

নো-হাইডিং থিওরেম (No-Hiding Theorem)

Samuel L. Braunstein এবং Arun Pati তাদের “No‑hiding theorem” প্রমাণ করেছেন যা বলেছে-যদি কোনও সিস্টেম থেকে কোয়ান্টাম ইনফরমেশন মনে হয় হারিয়ে যাচ্ছে (যেমন, ডিকোহেরেন্সের কারণে), তাহলে সেই তথ্য আসলে পুরোপুরি ধ্বংস হচ্ছে না; বরং সেটি পরিবেশ (environment) নামে অন্য একটি সাব-সিস্টেমে চলে যায়।

এটি অত্যন্ত শক্তিশালী একটি ফলাফল, কারণ এটি সাধারণভাবে দেখায় যে “তথ্য হারিয়ে যাওয়া” মানে সব সময় ধ্বংস নয়-কখনও কখনও তার স্থান পরিবর্তন হয়।

---

ব্ল্যাক হোল কি এবং কেন এটি সমস্যা সৃষ্টি করে?

ব্ল্যাক হোলের মৌলিক ধারণা

ব্ল্যাক হোল হলো মহাজাগতিক একটি বস্তু যার গ্র্যাভিটেশন এতই শক্তিশালী যে তার ইভেন্ট হরাইজন (event horizon) থেকে আলোও পালাতে পারে না। অর্থাৎ, একবার কিছু ব্ল্যাক হোলের দৃষ্টান্তহরাইজনের ভেতরে ঢুকে গেলেই, ঐ বস্তু “দৃষ্টিগোচর” হয়ে যায় বাইরের পর্যবেক্ষকের জন্য।

সাধারণ আপেক্ষিকতাবিদ্যার (General Relativity) দৃষ্টিকোণ থেকে, ব্ল্যাক হোল একটি বিশেষ গ্র্যাভিটেশনাল আকৃষ্টকারক, যেখানে সময়, স্থান এবং পদার্থ (matter) এক ভিন্ন কাঠামোয় থাকে।

হকিং বিকিরণ (Hawking Radiation)

১৯৭০-এর দিকে স্টিফেন হকিং দেখান যে ব্ল্যাক হোল পুরোপুরি “কালো” নয়-এটি ধীরে ধীরে বিকিরণ (“Hawking radiation”) ছাড়ে এবং শেষ পর্যন্ত ছোট হয়ে (evaporate) যেতে পারে।

এই বিকিরণ একটি “তাপীয় (thermal)” শ্রেণীর বিকিরণ-অর্থাৎ বিকিরণকারীর স্পেকট্রাম সাধারণভাবে তাপীয় গ্যাসের মতো, যা কেবল ব্ল্যাক হোলের ম্যাস (মাস), স্পিন এবং চার্জের উপর নির্ভর করে।

---

তথ্য প্যারাডক্স: ব্ল্যাক হোল এবং ইউনিটারিটির সংঘাত

বেসিক সমস্যা

হকিংয়ের বিশ্লেষণ অনুযায়ী, ব্ল্যাক হোল যে বিকিরণ ছাড়ে তা একদম “মেশমিশ (mixed) state”-অর্থাৎ, বিকিরণটি কোনো নির্দিষ্ট কোয়ান্টাম স্টেটের প্রতিফলন নয়, বরং একটি সম্ভাব্যতা-ভরা তাপীয় স্টেট। এভাবে বিখ্যাত বিপর্যয় তৈরি হয়:

⭕ ব্ল্যাক হোলে যদি একটি বস্তু পতিত হয়, সে বস্তু একটি pure quantum state ধারণ করতে পারে।

⭕ কিন্তু হকিং বিকিরণ যদি তাপীয় এবং “mixed state” হয়, তাহলে সময়ের শেষে, ব্ল্যাক হোল পুরোপুরি বিলীন হলে, যা আমরা পাব-তা হবে একটি তাপীয় গ্যাস, যার মধ্যে সেই ভূত‑অবস্থা (initial pure state) অনুযায়ী “তথ্য” নয়।

⭕ এই প্রক্রিয়া একটি pure → mixed রূপান্তর, এবং এটি ইউনিটারিটির বিরুদ্ধে যায়। কারণ ইউনিটারিটি বলেছে, কোয়ান্টাম সিস্টেমের বিবর্তন রিভার্সিবল হওয়া উচিত। এই হল জনপ্রিয়ভাবে বলা “Black Hole Information Paradox” বা ব্ল্যাক হোল তথ্য ধোঁকাধরা প্রশ্ন।

---

বিজ্ঞানীদের প্রতিক্রিয়া: সমাধানের প্রচেষ্টা

বহু গবেষক ও তত্ত্ববিদ এই প্যারাডক্স মোকাবিলা করার জন্য বিভিন্ন পথ প্রস্তাব করেছেন। নিচে কিছু গুরুত্বপূর্ণ ধারা দেওয়া হলো:

ক) হোলোগ্রাফিক প্রিন্সিপল (Holographic Principle) এবং AdS/CFT

⭕ হোলোগ্রাফিক প্রিন্সিপল ধারণা করে যে, মহাকাশের একটি আয়তন (ভলিউম)‑তথ্য আসলে তার সীমান্ত (boundary)-যেমন ব্ল্যাক হোলের ইভেন্ট হরাইজন-এ “সঞ্চিত” থাকতে পারে। অর্থাৎ, তথ্য থ্রি‑ডি ভলিউমে নয়, দুই‑ডি সারফেসে এনকোড করা থাকতে পারে।

⭕ বিশেষত, AdS/CFT correspondence (অ্যান্টি‑ডিএস / কনফর্মাল ফিল্ড থিওরি) ফ্রেমওয়ার্কে দেখা যায় যে ব্ল্যাক হোল এবং কোয়ান্টাম গ্র্যাভিটি মডেলে, তথ্য হারিয়ে যায় না-সীমান্ত (boundary) থিওরি সম্পূর্ণ ইউনিটারিটি রক্ষা করে, তাই ব্ল্যাক হোলও তথ্য সংরক্ষণ করে ফিরে দেয়।

খ) হকিং বিকিরণ এবং তথ্য ক্যারি করা (Correlation in Hawking Radiation)

⭕ কিছু গবেষক যেমন Baocheng Zhang, Qing-yu Cai ও অন্যান্যরা যুক্ত করেছেন যে, হকিং বিকিরণ আসলে “শুধু স্ট্যাটিস্টিক্যাল গ্যাস” নয়-বিকিরণের মধ্যে পারস্পরিক correlations থাকতে পারে, যা তথ্য ধারণ করে।

⭕ এভাবে, যদিও একক বিকিরণ কণা (particle) তাপীয় আচরণ দেখায়, সমগ্র বিকিরণ গ্যাস একটি pure global quantum state হতে পারে।

⭕ তাদের বিশ্লেষণ থেকে দেখা গেছে যে, যদি তথ্য এই কোণাশ্রয়ে (correlations) এনকোড করা হয়, তাহলে পুরো সিস্টেম ইউনিটারিটি রক্ষা করতে পারে।

গ) সফ্ট হেয়ার (Soft Hair) এবং হকিংয়ের পরিবর্তনবাদী মতবাদ

⭕ স্টিফেন হকিং, ম্যালকম পারি এবং এন্ড্রু স্ট্রমিংার প্রস্তাব করেছেন যে, ব্ল্যাক হোলের “event horizon”-এ “soft supertranslation hairs” থাকতে পারে-যা তথ্য ন্যূনতম “hair” (কাঁটাচামচ) হিসেবে ধারণ করতে পারে।

⭕ এই ধারণা বলে যে, যখন কোনও বস্তু ব্ল্যাক হোলে যায়, তার তথ্য সেই “hundreds or infinitely many soft hairs” এ এনকোড হতে পারে। পরে, হকিং বিকিরণের সাথে যুক্ত কোয়ান্টাম প্রক্রিয়াগুলোর মাধ্যমে সেই তথ্য ধীরে ধীরে মুক্ত হতে পারে।

ঘ) ফাজবল (Fuzzball) থিওরি

⭕ স্ট্রিং থিওরির প্রেক্ষাপটে, Samir Mathur প্রস্তাব করেছেন যে “ব্ল্যাক হোল” আসলে একটি ফাজবল (fuzzball)-এটি একটি সরল সিঙ্গুলারিটি বা শূন্য-পুরিপূর্ণ গর্ত নয়, বরং স্ট্রিং-এর জটিল গঠনযুক্ত একটি বস্তু।

⭕ যদি ব্ল্যাক হোল সত্যিই ফাজবল হয়, তাহলে এর “ইভেন্ট হরাইজন” বলতে যা বোঝা হয়, আসলে ক্রমবিকৃত স্ট্রিং-গঠন, এবং তথ্য সেই গঠনেই থাকে (সিঙ্গুলারিটি বা “ভেতরের শূন্যতা” ধারণা অপ্রয়োজ্য)।

⭕ ফাজবল থিওরি তথ্য সংরক্ষণের একটি সম্ভাব্য পথ-কারণ এখানে তথ্য শূন্যতা (information loss) এড়ানো যায়, একে একটি বাস্তব, কোয়ান্টাম-গঠনযুক্ত বস্তু হিসেবে দেখা হয়।

ঙ) বিকল্প দৃষ্টিকোণ: ইউনিটারিটি না রাখার তত্ত্ব

⭕ কিছু তত্ত্ব বিশেষভাবে এমন দৃষ্টিভঙ্গা নেয় যে, হয়তো ইউনিটারিটি সবসময় প্রযোজ্য নয়-বিশেষত কোয়ান্টাম গ্র্যাভিটি বা ব্ল্যাক হোল প্রেক্ষাপটে।

⭕ এ ধরনের তত্ত্ব (যেমন “non‑unitary evolution”) বলছে যে, তথ্য ব্ল্যাক হোল প্রক্রিয়ার কারণে “ভৰ্ব হারিয়ে যেতে পারে” এবং এটি হয়ত মহাবিশ্বের মৌলিক কাঠামার অংশ। এই ধরণের প্রস্তাব এখনও বিতর্কিত এবং নিশ্চয়তার অভাবে রয়েছে।

---

সাম্প্রতিক অগ্রগতি ও পরীক্ষামূলক দৃষ্টিকোণ

পেজ কার্ভ (Page Curve)

⭕ Don Page প্রস্তাব করেছিলেন যে, যদি ব্ল্যাক হোল বিকিরণ ইউনিটারিটি রক্ষা করে, তাহলে বিকিরণের entropy প্রথমে বাড়বে, তারপর একটি পর্যায়ে “turnaround” করে কমতে শুরু করবে-এই ঘনকার্ভই “Page curve” নামে পরিচিত।

⭕ সাম্প্রতিক কাজগুলো (কোয়ান্টাম গ্র্যাভিটি বা holographic মডেল) বলছে যে, সত্যিই বিকিরণ এবং ব্ল্যাক হোল মিলিয়ে এমনভাবে আচরণ করতে পারে যাতে পেজ কার্ভ পাওয়া যায়, এবং তথ্য শেষ পর্যন্ত রিকভার হতে পারে।

কোয়ান্টাম গ্র্যাভিটি সম্ভাবনা

⭕ যেহেতু সাধারণ আপেক্ষিকতা এবং কোয়ান্টাম মেকানিক্স মিশিয়ে ব্ল্যাক হোলের ঘটনা বোঝা যায় না পুরোপুরি, তাই গবেষকরা কোয়ান্টাম গ্র্যাভিটি-এমন একটি থিওরি যা গ্র্যাভিটি এবং কোয়ান্টাম মেকানিক্সকে একত্রিত করবে-গড়ে তুলতে চায়।

⭕ এর অন্তর্ভুক্ত হতে পারে স্ট্রিং থিওরি, লুপ কোয়ান্টাম গ্র্যাভিটি, বা ভবিষ্যতের অন্য নতুন ফ্রেমওয়ার্ক।

অনুরূপ পরীক্ষামূলক মডেল

⭕ “সোনিক ব্ল্যাক হোল” (acoustic black hole) বা অন্যান্য অ্যানালগ গ্র্যাভিটেশনাল মডেল ব্যবহার করে গবেষকরা হকিং-ধরনের বিকিরণ পরীক্ষার চেষ্টা করেছেন।

⭕ এই ধরণের পরীক্ষায় দেখা যাচ্ছে যে, কোয়ান্টাম ফ্লাকচুয়েশন এবং বিকিরণের নির্দিষ্ট দৃষ্টিকোণ থেকে তথ্য হারানোর বা সংরক্ষণের সমস্যা প্রকৃত ব্ল্যাক হোল মডেলে কেমন হতে পারে-যদিও এটি পুরো সমাধান দেয় না, কিন্তু দিক নির্দেশ করছে।

---

“তথ্য হারিয়ে যাওয়া” আমাদের দৃষ্টিকোণে-দার্শনিক এবং বাস্তব

দার্শনিক গুরুত্ব

⭕ ব্ল্যাক হোল তথ্য প্যারাডক্স শুধু পদার্থবিজ্ঞানের এক সমস্যা নয়; এটি আমাদের বুঝতে সহায়ক করে যে তথ্য কি? এবং তথ্য কি সর্বদা সংরক্ষিত হয়?

⭕ যদি তথ্য হারিয়ে যায়, তাহলে কি কোয়ান্টাম মেকানিক্সের মৌলিক নীতি (যেমন, রিভার্সিবিলিটি) ভুল হতে পারে?

⭕ অন্যদিকে, যদি তথ্য সর্বদা ফিরে আসে (কিন্তু এমনভাবে যে আমরা সহজে বুঝতে পারি না), তাহলে আমাদের ধারণাগুলো-যেমন স্পেসটাইম, বাস্তবতা এবং পর্যবেক্ষণ-পুনর্মূল্যায়ন প্রয়োজন হতে পারে।

বাস্তব জীবনে প্রভাব

⭕ যদিও ব্ল্যাক হোল খুব দূরের এবং অত্যন্ত চরম বস্তু, কিন্তু “তথ্য সংরক্ষণ” ধারণাটি আমাদের দৈনন্দিন জীবনে প্রভাব রাখতে পারে, বিশেষ করে কোয়ান্টাম তথ্য প্রযুক্তি, কোয়ান্টাম কম্পিউটিং এবং কোয়ান্টাম কমিউনিকেশন ক্ষেত্রে।

⭕ নো‑হাইডিং থিওরেম এবং অন্যান্য কোয়ান্টাম তথ্য ধারণা আমাদের শেখায় কিভাবে তথ্য পরিবেশে “রূপান্তরিত” হতে পারে-যা ব্যাকআপ, নিরাপত্তা এবং ডেটা রিকভারির জন্য গুরুত্বপূর্ণ হতে পারে।

---

চ্যালেঞ্জ ও ভবিষ্যত পথ

চ্যালেঞ্জ

⭕ কোয়ান্টাম গ্র্যাভিটির অভাব: এখনো পূর্ণাঙ্গ কোয়ান্টাম গ্র্যাভিটি থিওরি নেই যা পরীক্ষা হয়ে গেছে, তাই ব্ল্যাক হোল তথ্য সংরক্ষণের চূড়ান্ত উত্তর পাওয়া যায়নি।

⭕ পর্যবেক্ষণগত সীমাবদ্ধতা: ব্ল্যাক হোলগুলি অত্যন্ত দূরে এবং তাদের বিকিরণ খুবই দুর্বল; পরীক্ষামূলক তথ্য পাওয়া কঠিন।

⭕ তত্ত্বগত বৈচিত্র্য: অনেক ভিন্ন প্রস্তাব (ফাজবল, হোলোগ্রাফি, soft hair, firewalls, non‑unitary evolution) আছে এবং এখনো কোনটি “সত্যি” বা সর্বজন শিখৃত, তা নির্ধারণ করা যায়নি।

ভবিষ্যত পথ

⭕ উন্নত কোয়ান্টাম গ্র্যাভিটি থিওরি গড়ে তোলা, যা ব্ল্যাক হোল ইনফরমেশন সমস্যার মূলে যায়।

⭕ পরীক্ষামূলক মডেল (যেমন সোনিক ব্ল্যাক হোল) আর উন্নত করার মাধ্যমে হকিং বিকিরণের গতিবিধি ও তথ্য প্রবাহ পরীক্ষা করা।

⭕ কোয়ান্টাম তথ্য তত্ত্ব এবং কোয়ান্টাম কম্পিউটিংকে কাজে লাগিয়ে বিকিরণ এবং তথ্যের কোয়ান্টাম সম্পর্ক বিশ্লেষণ করা।

⭕ দার্শনিক এবং নীতিগত অনুসন্ধান-তথ্য সংরক্ষণ এবং বাস্তবতার প্রকৃতি সম্পর্কে গভীর প্রশ্ন করা এবং তাদের প্রভাব মূল্যায়ন করা।

---

তাহলে কি জানলাম?

🧿 “তথ্য হারিয়ে যায় কি?” — এই প্রশ্নটি শুধু ফিলোসফি নয়, এটি পদার্থবিজ্ঞানের এক কার্যক জটিলতা।

🧿 কোয়ান্টাম মেকানিক্স নীতিগুলি (যেমন ইউনিটারিটি) বলছে তথ্য হারানো যায় না, কিন্তু ব্ল্যাক হোলগুলোর সাথে সাধারণ আপেক্ষিকতাবিদ্যার যুক্ত হওয়া প্রক্রিয়া এই নীতির সঙ্গে টানাপোড়ন সৃষ্টি করে।

🧿 ব্ল্যাক হোল তথ্য প্যারাডক্স এখনও পুরোপুরি সমাধান হয়নি — তবে বিভিন্ন প্রস্তাব, যেমন হোলোগ্রাফি, ফাজবল থিওরি, soft hair, এবং কোয়ান্টাম তথ্য গাণিতিক বিশ্লেষণ, আমাদের এক নতুন দৃষ্টিকোণ দিচ্ছে।

🧿 ভবিষ্যতে কোয়ান্টাম গ্র্যাভিটি থিওরি এবং উন্নত পরীক্ষামূলক পন্থাগুলোর মাধ্যমে এই ধাঁধার উত্তর খুঁজে পাওয়া সম্ভব হতে পারে।

সকল উৎসগুলোকে একটি টেবিল আকারে সাজিয়ে দিচ্ছি, যাতে সহজে রেফারেন্স হিসেবে ব্যবহার করতে পারেনঃ

ক্রম	উৎসের নাম	লিঙ্ক	সংক্ষিপ্ত বর্ণনা
1	Wikipedia – No-hiding theorem	Link	কোয়ান্টাম তথ্য কখনো সম্পূর্ণ ধ্বংস হয় না, শুধুমাত্র রূপান্তরিত হয়।
2	Wikipedia – Black hole information paradox	Link	ব্ল্যাক হোলের মাধ্যমে তথ্য হারিয়ে যাওয়ার তত্ত্ব ও বিতর্ক।
3	CS.UMD – Quantum Information Projects	Link	কোয়ান্টাম তথ্য এবং ইউনিটারিটির ব্যাখ্যা।
4	IAS.edu – Holographic Principle	Link	হোলোগ্রাফিক প্রিন্সিপলের ধারণা এবং ব্ল্যাক হোলের তথ্য সংরক্ষণ।
5	arXiv – AdS/CFT correspondence	Link	ব্ল্যাক হোল তথ্য সংরক্ষণে হোলোগ্রাফি ও কোয়ান্টাম গ্র্যাভিটির প্রয়োগ।
6	arXiv – Correlation in Hawking Radiation	Link	হকিং বিকিরণের মধ্যে তথ্য সংরক্ষণের সম্ভাব্যতা ও correlation।
7	Wired – Hawking’s Black Hole Escape	Link	Soft hair ধারণা এবং ব্ল্যাক হোল তথ্য সংরক্ষণের নতুন দৃষ্টিভঙ্গি।
8	Wired – Fuzzball Fix	Link	ফাজবল থিওরি, ব্ল্যাক হোলের সিঙ্গুলারিটি এবং তথ্য সংরক্ষণ।
9	en.wikipedia.org – Page curve	Link	পেজ কার্ভ ও ব্ল্যাক হোলের entropy পরিবর্তনের বিশ্লেষণ।
10	arXiv – Hawking Radiation and Information	Link	হকিং বিকিরণ, কোয়ান্টাম correlation এবং তথ্য সংরক্ষণ।
11	PhilSci Archive – Non-unitary evolution	Link	ব্ল্যাক হোল প্রসঙ্গে ইউনিটারিটি না রাখার বিকল্প তত্ত্ব।
12	Wired – Black Holes & Hawking	Link	পরীক্ষামূলক মডেল (sonic black holes) এবং হকিং বিকিরণ অধ্যয়ন।