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關于黑洞科學家最新發現

生活 更新时间:2025-02-24 23:04:34

1915年,偉大的物理學家愛因斯坦提出了廣義相對論,帶領人類更好地認識這個宇宙的規律。

在廣義相對論中,有一個隐藏着的宇宙怪物被預言,這就是黑洞。

關于黑洞科學家最新發現(黑洞信息悖論一個讓霍金都甘心認輸的理論)1

根據相對論的推導,宇宙中有這麼一種物體:它的密度如此之大,導緻在它的附近有着無與倫比的引力,甚至連宇宙中最快的光速也無法逃逸。這意味着,我們不可能通過視覺來看到它。

既然最快的光速都無法逃脫黑洞的引力,更不用說其他的物體了。任何物質如果膽敢離黑洞近一點,黑洞都會讓它付出慘痛的代價。

可這個理論都引出了另一個問題:被黑洞吞噬的物質去哪了呢?抛開純粹是假說而沒有任何證據的白洞理論不談,科學家們目前更相信被黑洞吞噬掉的物質就存在黑洞的内部。也就是說,黑洞隻吃不吐,就像是中國古代神話中的貔貅一樣。

這個理論一直被人們信奉了幾十年,直到1974年,有一個人“站”了出來,用他的言論轟動了整個世界:黑洞并非真的隻進不出,它也會向外釋放能量!

當然,這個人不會真的站出來,因為他大部分人生都是坐在輪椅上的,他就是霍金。

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根據量子效應理論,霍金有了重大的發現:黑洞并非完全不吐出物質,它也可以進行非常精微的黑體輻射。根據海森堡測不準原理,黑洞周圍的空間會産生由黑洞的能量所産生的粒子-反粒子對。在黑洞附近,引力無比巨大,其中一個粒子被黑洞所吸收,迅速消失。而根據量子理論,另一個粒子和它恰好呈現出相反的狀态,當它被黑洞吞噬、加速下落到黑洞時,另一個粒子會以相反的速度和它做相反的運動,也就是被噴射到宇宙空間。這就導緻了黑洞質量的流失,以輻射的方式散入宇宙空間。因此,這個理論被稱作是霍金輻射。

可是,這個霍金輻射理論雖然很合理,同時也帶來了另一個問題:質量是輻射出來了,信息呢?

有人會問:這沒頭沒由的,說什麼信息呢?

事實上,這個問題比較複雜。

嚴格意義上來說,物理學(或者說其他一切科學)都是經驗學科。比如說,我們知道你每次跳起來,都會落在地上,但是沒法完完全全确定你下一次跳起來還會落在地上——沒發生的事,誰也說不準。當然,這種經驗學科對我們來說,已經足夠了。我們可以通過物體現在的狀态,判斷它下一秒會變成什麼樣。這裡所說的狀态,就叫做信息。

同時,根據現在的信息,我們也可以反推出來,這個物體前一秒處在什麼樣的狀态。

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比如,你正在跑道上跑步,隻要知道你的速度,就能知道你下一秒跑到哪裡。同樣的,根據速度,也能算出你上一秒在哪。雖然讨論黑洞涉及的信息要比這複雜得多,但是道理是一樣的。

而如果簡單地按照霍金輻射來考慮墜入黑洞的物體,我們就會發現:質量是可以輻射出來的,信息呢?

也就是說,難道一個人和一個雞蛋掉進了黑洞,就完全變成一樣的了?如果我們能把黑洞裡的物質拉出來,就完全無法知道當初到底是什麼掉了進去嗎?随着黑洞的霍金輻射,它早晚有一天會全部蒸發,那麼,到那個時候,曾經墜入黑洞的那些信息,又到哪裡去了呢?

霍金堅信,所謂的那些信息,在物質進入黑洞的時候,就已經徹底消失了。而物理學家約翰·普瑞斯基爾則堅持認為,物質的信息不會丢失,而是會在蒸發的時候重現。為此,兩個人打了賭。

而到了2004年,情況發生了變化。

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經過幾年的研究,霍金發現,被黑洞吞噬的信息不會完全丢失,它們還可以釋放出來。這意味着,霍金承認了自己的失敗,認同了信息守恒的觀點。

2016年,霍金和他的團隊提出了一個“柔毛層”的概念,認為這是黑洞的一個由光子和引力子構成的部分,可以儲存物質的熵。也就是說,這個柔毛層,就是黑洞儲存被吞噬物質的信息的地方。隻要找到方法,就可以計算其中的信息量。

盡管霍金已經承認了黑洞的信息守恒,但是從整體上來說,黑洞信息悖論還沒有被完全解決。所謂的柔毛層,目前還隻是一個理論而已,無法被證實。

科學發現就是這樣,建立在人們不斷地探索、嘗試、錯誤之上,才有了最後的成功。在霍金和普瑞斯基爾的打賭中,不論哪一個的理論是正确的,都是對于科學探索的巨大幫助,也都會開創一個新的局面。

不過,對于大部分人來說,信息守恒還是一件比較有趣的事情。如果普瑞斯基爾真的正确,或許當一個人不小心掉進黑洞的時候,根據他的信息,我們就可以将他救回來……

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