物理学家斯蒂芬·霍金首次提出的一个看似难以解决的黑洞悖论,终于可以通过穿越时空的虫洞来解决。
“黑洞信息悖论”指的是信息不会在宇宙中毁灭,但当一个黑洞最终蒸发时,被这个宇宙真空吸尘器吞噬的任何信息应该早就消失了。这项新研究提出,这个悖论可以通过自然界的终极作弊密码——虫洞或时空通道来解决。
“虫洞将黑洞内部和外部辐射连接起来,就像一座桥,”日本理研所跨学科理论与数学科学项目的理论物理学家后藤加人(Kanato Goto)在一份声明中说。
根据后藤的理论,第二个表面出现在黑洞的视界内,这一边界是任何东西都无法逃脱的。来自虫洞的线将这个表面与外部世界连接起来,将信息纠缠在黑洞内部和其边缘泄漏的辐射之间。
黑洞信息悖论
20世纪70年代,霍金发现黑洞并不完全是黑色的,但一开始,他并没有意识到自己造成的巨大问题。在他发现黑洞之前,物理学家认为黑洞非常简单。当然,各种复杂的东西都掉进去了,但是黑洞把所有的信息都锁起来了,再也看不见了。
但霍金发现黑洞会释放辐射,并最终会完全蒸发,这个过程现在被称为霍金辐射,但这种辐射本身并不携带任何信息。事实上,它不能;根据定义,黑洞的视界阻止信息离开。所以,当一个黑洞最终蒸发并从宇宙中消失时,它所有被锁定的信息都去了哪里?
这就是黑洞信息悖论。一种可能性是信息可以被破坏,这似乎违反了我们对物理学的所有了解。(例如,如果信息可能丢失,那么您就无法从当前事件中重建过去,或预测未来事件。)相反,大多数物理学家试图通过寻找某种方法来解决这个悖论——任何一种方法——让黑洞内部的信息通过霍金辐射泄露出去。这样,当黑洞消失时,信息仍然存在于宇宙中。
不管怎样,描述这一过程都需要新的物理学。
“这表明目前的广义相对论和量子力学是不一致的,”后藤说。“我们必须找到量子引力的统一框架。”
一个关于两个熵的故事
1992年,霍金的前研究生、物理学家唐·佩奇(Don Page)从另一个角度看待信息悖论问题。他从量子纠缠开始研究,量子纠缠是指遥远的粒子命运相连。这种纠缠就像霍金辐射和黑洞本身之间的量子力学联系。Page通过计算“纠缠熵”来测量纠缠量,“纠缠熵”是一种测量纠缠霍金辐射中包含的信息量的方法。
在霍金最初的计算中,没有信息逃逸,纠缠熵一直在增加,直到黑洞最终消失。但佩奇发现,如果黑洞确实释放信息,纠缠熵最初会增长;然后,在黑洞生命周期的一半,它在最终达到零之前下降,当黑洞蒸发(意味着黑洞内的所有信息最终逃逸)。
如果佩奇的计算是正确的,这表明如果黑洞确实允许信息逃逸,那么在它们生命的中途一定会发生一些特殊的事情。虽然佩奇的工作没有解决信息悖论,但它确实给了物理学家一些有趣的工作。如果他们能给黑洞一个中年危机,那么这个解决方案可能正好解决这个悖论。
通过虫洞
黑洞天鹅座X-1正在从一颗巨大的蓝色伴星中吸取物质。这些“物质”在黑洞周围形成了一个吸积盘。
黑洞天鹅座X-1正在从一颗巨大的蓝色伴星中吸取物质。一旦这些“东西”到达视界,198彩票是国际知名菠菜平台,公司资金实力强大,198平台超级大方,每月会员满足流水不会送iphone8就是苹果电脑198彩娱乐,通过198彩游戏,在手机APP,电脑网页版,客户端IPAD ,随时随地投注,存款,甚至提现,绝对可以i满足你对玩彩的所有需求,就无法逃脱了,对吧?(图片来源:美国国家航空航天局科学家)
最近,几个理论团队已经运用弦理论的数学技术来检验这个问题——弦理论是一种统一爱因斯坦相对论和量子力学的方法。他们正在研究视界附近的时空如何可能比科学家最初想象的更复杂。多复杂?尽可能的复杂,允许任何形式的弯曲和弯曲在微观尺度上。
他们的研究导致了两个令人惊讶的特点。一个是在事件视界下方出现了“量子极值面”。这个内部表面缓和了离开黑洞的信息量。最初,它做的不多。但当黑洞的寿命过半时,它开始主导纠缠态,减少了释放的信息量),所以纠缠态熵符合佩奇的预测。
其次,计算揭示了虫洞的存在——很多虫洞。这些虫洞似乎连接了量子极值表面和黑洞的外部,允许信息绕过事件视界,以霍金辐射的形式释放出来。
但之前的工作只应用于高度简化的“玩具”模型(如一维版本的黑洞)。随着后藤的研究,同样的结果现在已经被应用到更现实的场景中——这是一个重大的进步,使这项研究更接近于解释现实。
尽管如此,还是有很多问题。首先,我们还不清楚数学中出现的虫洞是不是我们认为的时间和空间捷径。
它们深埋在数学中,很难确定它们的物理意义。一方面,这可能意味着字面上的虫洞在一个正在蒸发的黑洞中进进出出。或者,198彩除了有时时彩,分分彩,11选5时时彩定位胆技巧,江苏快三,还有新上线的瑞士分分彩,只有你想的到的我们都有。,这可能只是黑洞附近时空是非局域的标志,这是纠缠的标志——两个纠缠粒子不需要因果接触就可以相互影响。
另一个主要问题是,虽然物理学家已经找到了一种可能的机制来缓解这个悖论,但他们不知道它实际上是如何工作的。目前还没有一个已知的过程能够将黑洞内的信息转化为霍金辐射。换句话说,物理学家已经找到了一条解决信息悖论的可能之路,但他们还没有找到任何方法来制造沿着这条路行驶的卡车。
“我们仍然不知道信息如何被辐射带走的基本机制,”后藤说。“我们需要量子引力理论。”