世纪谜案“霍金黑洞悖论”究竟是啥?成功解决对宇宙意味着什么?
霍金提出的关于黑洞的理论可能会颠覆物理学界,因为它质疑我们对宇宙的大部分理解所依赖的两大支柱——相对论和量子力学。一个人说没有什么可以逃脱黑洞,另一个人根据热力学原理说能量不能被破坏,如果有东西进入黑洞,就必须保留有一些关于它的信息。
科学家们现在声称已经解决了这一信息悖论,并表示这些物体比最初所理解的要复杂得多。黑洞有一个引力场,在量子水平上,它编码了关于黑洞如何形成的信息。
黑洞是由一颗恒星死亡时形成的,其引力场如此之高,以至于物质被挤进它下面的小空间,并捕获了死亡恒星的光。因为没有光可以出来,所以人们看不到黑洞。
通过长达十年的研究,科学家们发现,当考虑到量子引力校正时,坍缩成黑洞的物质会在黑洞的引力场中留下印记。在发表在《物理快报 B 》杂志上的一篇论文中,苏塞克斯大学的 Xavier Calmet 教授将这种印记称为“量子头发”。另一篇论文则在Physical Review Letters上发表。
什么是霍金黑洞信息悖论?
而爱因斯坦的相对论指出,进入黑洞的东西不能出来。黑洞的引力是如此之强,以至于连光都无法逃脱。但量子力学指出这是不可能的,因为在微观量子力学水平上,有些东西会逃脱,这就是所谓的霍金辐射。
斯蒂芬霍金在 1976 年提出黑洞信息悖论——如果你把东西扔进黑洞,它会从物体中获得质量、电荷、能量等所有信息。但是这些信息到底发生了什么?这些信息可以在黑洞表面编码。
科学家们现在发现了什么?有何意义?
密歇根州立大学 Roberto Casadio 和 Xavier Calmet教授领导的科研团队证明了黑洞可以在黑洞的引力场中留下了印记。
研究人员比较了总质量和半径相同但成分不同的两颗恒星的引力场。在经典水平上,两颗恒星的引力势相同,但在量子水平上,引力势取决于恒星的成分。当恒星坍缩成黑洞时,它们的引力场会保存恒星是由什么构成的记忆,并得出黑洞确实有“头发”的结论。
Calmet说:“我们的解决方案不需要任何推测性的想法,相反,我们的研究表明,这两种理论可用于对黑洞进行一致的计算并解释信息是如何存储的,而无需激进的新物理学。事实证明,黑洞实际上是好孩子,会牢牢记住了孕育它们的恒星”。
霍金。信息悖论基本上是物理学的两个方面,它们相互矛盾,并可能在指导我们对宇宙和深空的探索。
参考文献:
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