网站首页 >> 科技前沿

霍金复活给黑洞选了个泄密者【科学探索】

2022-01-18 来源:三合信息网

霍金“复活”,给黑洞选了个“泄密者”

根源:科技日报

3月14日,出名物理学家史蒂芬霍金的离世,震动了全部天下,也遗憾了全部天下。原觉得,霍金的研讨也是以划上了句号。不想,半年后这位巨大的迷信家复生了,以第二作者的身份,在arXiv网站上以《黑洞熵和软毛》为题,颁发了其最新迷信研讨论文功效的预印版。这一动静在被出名学术期刊《迷信》网站以《霍金末了论文的收回》为旧事公布后,再度激发了人们的存眷:末了的论文,究竟是写了啥?

贪食属性引谜团 丧失的信息去哪儿了

爱因斯坦的狭义绝对论,是物理学的一大底子实际。这一实际预言宇宙中存在一种质量极大的天体黑洞。黑洞可由质量、电荷和自转三个特点完备界说。在这个洞中,光都很难逃逸,更遑论速率低于光速的其他物资。是以,黑洞就像一只只进不出的貔貅。假定,黑洞本身终极会消散,那末被黑洞吞噬的物体所照顾的信息,天然也就随之消散了。

不外,吞噬全部物资和信息的黑洞,却与物理学的另外一底子实际量子力学发生了冲突。按照量子力学,一个物体的全部性子都由其形态决议,物体的形态则由波函数所表征。换言之,在得到了物体在某一个详细时辰的波函数后,其此前或尔后的肆意时辰波函数,都能被以后波函数所决议。是以,物体的信息必需守恒。

这两大实际得出的关于信息丧失与否的冲突,被称为黑洞信息悖论。

中国迷信院国度地理台研讨员、黑洞及其高能迸发景象研讨小组担任人苟利军从熵的角度,表明了黑洞的各种传奇。

霍金曾与互助者在上世纪70年月提出黑洞热力学定理。阿谁定理的最间接推论就是黑洞没有熵,物体掉进黑洞就完整消散了,包含信息。熵反应了黑洞中存储信息量的几多。这就意味着,由于黑洞的存在,经过某种方法,我们能够完成宇宙中熵的淘汰,这与我们所熟知的宇宙熵添加道理相违反。恰是由于这一违反之前道理的推论, 才促使霍金发明了霍金辐射,而有了更让人猜疑的黑洞信息悖论。

互助火伴代笔论文 解霍金几十年之困

剑桥大学实际物理学传授、论文配合作者马尔科姆佩里暗示,四十多年来,信息悖论成绩一直是霍金性命的重心。让霍金复生的论文,由其在剑桥大学与哈佛大学任务的三位互助火伴执笔。论文研讨的,恰是搅扰了霍金几十年的成绩:掉进黑洞中的物体,所照顾的信息能否会丧失?这些信息可否从黑洞中逃出?

此前,霍金曾提出,除了质量、电荷和自转等三特点外,黑洞该当还具有温度这一特点。

霍金以为,传统的黑洞研讨只思量了狭义绝对论。但假如叠加上量子力学,则会发明,在空间的任一处所,城市存在粒子和反粒子对,它们会在刹时发生和泯没。这些粒子对的能量越高,寿命就越短。

假如在黑洞的边境,即视界上,有一刹时发生的反粒子被黑洞汲取,那末与该反粒子成对、本该同步泯没的粒子则大概不会泯没,而成了一个继续存在的实在粒子。从外界的角度看,就近似于黑洞发射出了一个粒子。此即霍金辐射。从这一角度看,黑洞并不是相对黑,也并不是一只貔貅。

苟利军表明说,按照典范狭义绝对论,黑洞没有任何辐射,也不会有光子辐射出来,它所对应的温度则为相对零度。但一旦思量到有光子辐射出来,那末黑洞就不再是一个没有温度的天体。

地理学家过来以为,因为黑洞会不竭发生辐射而且流失到太空中,黑洞的最终运气将是完全蒸发、消散于有形,信息也随之消散殆尽。但在2016年,霍金提出黑洞的软毛能够保管黑洞熵的部份信息。所谓软毛,是黑洞视界面邻近的光子。它们来自黑洞蒸发进程中的辐射。霍金和同事们在此次新颁发的论文中,对付软毛若何照顾熵信息举行了论证。我们发明软毛的确能做到这一点。马尔科姆佩里说。

假如没有软毛,黑洞就会成为一个奥秘莫测的球。苟利军说。固然今朝霍金的末了一篇遗作仅仅是完全办理悖论的第一步,还必要许多后续的积极,可是它为我们办理黑洞信息悖论成绩供给了一个积极的偏向。

另类声响有新见地凡间大概本无洞

黑洞信息悖论成绩空中楼阁,而黑洞自己也并不是得到了全部迷信家的认同。乃至,有多数迷信家以为,天下大概历来没有黑洞。天体物理学家曾提出过有数关于黑洞外部毕竟长甚么样的假定,在美国劳伦斯利佛摩国度尝试室的迷信家乔治凯普林看来,这些猜测大概都是无勤奋。他以为,那些黑洞大概就是一个个甜甜圈状的暗能量星。

2005年,乔治凯普林在承受《天然》期刊采访时曾暗示:黑洞不存在的几率几近是百分之百。在他与诺贝尔物理学奖得到者罗伯特劳克林此前互助研讨的底子上,他又提出了一套名为暗能量星的黑洞替换模子。他以为,一颗正在坍缩的恒星中积蓄了宏大能量,足以使恒星中的质子和中子衰酿成光子气体和其他根本粒子,同时发生所谓的真空能液滴。这些物资会构成凝集态的时空,就像气体在必定压力下能够转化为液体一样。这些凝集态时空中含有的暗能量密度远比恒星四周的时空高很多。这能够供给充足大的压力,抵抗引力的作用,从而禁止奇点构成。而时空中假如没有奇点,也就不成能存在黑洞。被大大都迷信产业作黑洞的坍缩恒星实在能够被描绘为时空正在产生相变的地区。

固然,这一概念在天体物理学界鲜有人撑持。在过来十年中,乔治凯普林在这方面论文的援用次数仅为个位数。而比拟之下,他在粒子物理学范畴最抢手的论文援用次数多达600屡次。

TAG: