科技风云
霍金:黑洞其實有出去的路
发表于 2015-08-29 22:52 【本報綜合報道】“如果你覺得自己身處一個黑洞當中,別放棄,黑洞也有出去的路。”著名理論物理學家史蒂芬・霍金(Stephen Hawking)8月24日晚間在瑞典斯德哥爾摩演講中的一番話再次顛覆了人們對黑洞的認識。
来源:本報綜合報道
隨後於25日在瑞典皇家理工學院舉行的一次學術會議上,霍金詳述了他的這一最新理論。霍金認為,黑洞並不像人們此前認為的那樣,是不可逃脫的“永恒監獄”。當信息被吸入黑洞之後,並非被存儲在黑洞內部,而可能位於黑洞邊緣,甚至黑洞視界(黑洞最外層的邊界)附近。一些信息會以黑洞輻射的形式逃逸出來,另一些仍然會停留在黑洞當中。因此,黑洞中的信息並沒有真正消失,它們有可能逃出了黑洞,也可能進入到了另一個平行宇宙。
在會議開始的時候,他說道:“宇宙中並沒有黑洞。”他表示從理論上來說在宇宙中不存在連光都永久無法逃脫的黑洞,他在會議中的演講題目為“黑洞信息悖論和天氣預測”。霍金的新理論嘗試去解決這個難題,他說道:“我認為這些物質事實上並未真的如人們想象的進入黑洞,而且存儲在黑洞的邊緣,這些物質可以通過黑洞發布的輻射進行逃逸,回到我們的宇宙或者去另一個平行宇宙。
黑洞的“信息悖論”
霍金的這項工作主要與黑洞的“信息悖論”有關,這一悖論長期以來困擾著從事黑洞研究的科學家們。傳統理論認為,黑洞由質量巨大的恒星在燃料耗盡時引發的引力坍縮形成,質量極其密集,引力異常強大,包括光在內的任何物質都無法從中逃脫。很多人對此都堅信不疑。但根據廣義相對論,信息不會憑空消失。由此,就產生了著名的“信息悖論”。在過去40年裏,理論物理學界一直試圖破解這一難題。
簡單來說,這一悖論的核心觀點就是:由於黑洞並非永恒存在,它最終會消失。這樣一來,最初形成這個黑洞的大質量恒星所包含的信息似乎在這一過程中也就隨之消失了。然而,量子物理學原理要求信息不可丟失,因此物理學家們一般認為黑洞的消失應該也不會造成信息的丟失才對。那麼,當黑洞最終消失時,之前被黑洞吸入內部的信息後來都去哪裏了?
盡管這聽上去似乎無關緊要,但對於物理學而言卻並非如此。如果這一明顯的悖論得不到合理解釋,那麼宇宙中一些最基本的物理學原理將會崩潰。霍金教授暗示,如果黑洞不受量子物理學中關於信息守恒原則的限制,那麼我們對於時間本身的概念也將面臨分崩離析的局面。
根據霍金的新理論,在信息被吸進黑洞之後並不會永久的停留在黑洞內部,部分信息可能會進入不同的維度,但是部分信息可能依然會呆在黑洞內。霍金表示:“黑洞有出去的路”。根據量子力學推斷這些進入黑洞的物質依然會保持完好,但是廣義相對論則表示這些物質則會被黑洞強大的引力所摧毀,這也成為了科學家數十年來的一個難題--黑洞信息悖論(Information Paradox)。
他指出:“我認為信息並非如此前所設想的那樣是存儲在黑洞的內部,而是在黑洞的邊界,即所謂的事件視界上。”事件視界就像將黑洞包裹在內的“外殼”,一旦越過這一邊界,任何物質都將被黑洞捕獲。
根據霍金的說法,宇宙中並不存在永久無法逃離的黑洞。“但逃離黑洞的信息會以一種混亂無用的形式回到宇宙,失去了原先的價值。就像一本被燒掉的百科全書,即便留下了所有的灰燼,你也很難從中查到美國明尼蘇達州的首府是哪個城市。”霍金說。這就像一個3d全息信息被記錄在了一個二維平面上,即便你得到了這些信息,也需要進行破譯。
霍金甚至大膽假設,即便人掉進黑洞同樣也不會憑空消失,而是有可能逃離出來的,只不過這個黑洞必須足夠大才行。由於黑洞會不斷旋轉,你很可能會進入到另一個平行宇宙。“雖然我熱愛太空飛行,但我絕不會做出這樣的嘗試。”霍金說。
進入黑洞的粒子會留下少許信息
黑洞是由質量足夠大的恒星在核聚變反應的燃料耗盡後,發生引力坍縮而形成。黑洞的質量是如此之大,它產生的引力場是如此之強,以致於任何物質和輻射都無法逃逸,就連傳播速度最快的光(電磁波)也逃逸不出來。不“這是有可能的,不過黑洞必須足夠大。如果黑洞在旋轉,可能會生成通往另一個宇宙的通道。所以,如果你感覺你掉進了黑洞,不要放棄,還是有辦法出去的。”
根據霍金的這一理論,進入黑洞的粒子會在這一事件視界上留下少許信息。而當這些粒子通過所謂“霍金輻射”的方式再次從黑洞中出來時,就會將此前留在那裏的少許信息再次攜帶出來,從而保存了信息的完整性。霍金進一步解釋稱:“外界進入黑洞的粒子攜帶的信息被存儲在事件視界內,而當這些信息被‘歸還’時則是以一種混亂而無序的形式。對於任何現實的角度而言,這些信息的確都已經丟失了。”
霍金將這種無用信息的歸還機制類比為燒掉一本百科全書:從技術上來說,當你燒掉一本百科全書時,只要你保存了全部的灰燼,那麼你就並未損失任何信息,但要想再用這本書查詢一些什麼東西時就將變得極其吃力。
霍金表示,這樣的形式轉變構成了對於最初外界粒子的某種全息圖像----關於三維物體的信息被以二維的形式存儲在一個表面上。當輻射離開黑洞時,它會帶走部分保存在事件視界上的部分信息。
諾貝爾獎獲得者吉拉德・霍夫特(Gerard t'Hooft) 參與了現場討論,他本人在黑洞信息悖論方面也持有與霍金類似的觀點,並且在此之前他還就這一問題發表過多篇論文。但就目前而言,還需要經過更多的討論和數學方程的計算才能最終判斷霍金的這一最新理論在霍夫曼的理論基礎之上有何新的進展,或者是否霍金已經克服了此前他人的類似研究工作中尚存在的一些難題。
而除了“全息圖”模式之外,霍金提到的另外一種可能性就是通往另外一個宇宙。霍金認為這樣的可能性是存在的。他在講座中提到:“如果你發現自己掉進了一個黑洞,先別放棄,還是有辦法逃出去的。但這裏有一個前提,那就是這個黑洞必須足夠大。而如果這個黑洞在旋轉,那麼它就可能擁有通往另一個宇宙的通道。但你不能再次回到我們的這個宇宙中。因此,盡管我渴望太空飛行,但我並不想去黑洞裏看看。”
值得注意的是,盡管霍金的此次公開講座吸引了大批媒體記者的關注,但他遠非本周在會議期間公開發表自己在黑洞研究領域重大進展消息的唯一與會者。霍金和其他科學家此番參與的是由美國北卡羅來納大學以及北歐理論物理研究所共同主辦的一期黑洞研究會議。理論物理學界的一些最頂尖成員都前來參加了此次會議。與會的科學家們希望能夠最終解決一些有關黑洞運行機制方面最艱難的問題。
推荐阅读
本类热门
评论 (0人参与)
最新评论