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霍金最新論文稱信息可從黑洞內部逃出

2016-01-20
去年,史蒂芬·霍金指出黑洞並非很多人想象的那樣,是萬物“永恒的牢獄”,數據或信息是有可能從中逃脫的。這名74歲高齡的物理學家還在繼續進行著這方面的理論探索並在近日發表了對該理論進行擴展的詳細論文黑洞不黑:霍金最新論文稱信息可從黑洞內部逃出量子力學原理要求信息是不能被消滅的,然而按照我們目前對黑洞的理解,物體一旦落入黑洞,其包含的信息便將全部消失,這是不符合量子力學原理的。在過去40年裏,這已經成為理論物理學界的一個重大難題,沒有找到令人滿意的答案黑洞不黑:霍金最新論文稱信息可從黑洞內部逃出霍金表示,我們原先認為那些被黑洞吞噬的信息存在於黑洞內部,但那可能是不正確的,這些信息可能存在於它的邊界上,也就是黑洞的事件邊界之中。所有有關被黑洞吞噬物質的信息都會被返回出來,但是以一種混亂和無用的方式呈現,所有具有任何實用意義的信息都被抹去了新浪科技訊北京時間1月13日消息,黑洞的世界對你而言是不是已經足夠詭異?但著名物理學家史蒂芬·霍金教授還在繼續揭示黑洞更多的奇異屬性。霍金教授宣稱,黑洞這種被視作“毀滅深淵”的天體外部可能存在一層“柔軟的電性毛發”(soft electric hair)。就在去年,這名物理學家就曾表示,黑洞可能並非如很多人想象的那樣是“永恒的牢獄”,並指出數據是有可能從黑洞的深淵之中逃逸出來的。而現在,這名已經74歲的物理學大師在一篇他最新發表的文章中進一步擴展這項理論,並在文章中指出這一問題的關鍵答案就在於一種存在於黑洞事件界限內部且沒有能量的粒子,也就是所謂“柔軟毛發”。近日,有關這一理論備受期待的,包含了詳細計算過程的論文終於出現在預印本論文網站“arXiv”上,引發各界關註。這篇文章的主旨在於進一步厘清信息如何從黑洞中逃離,並解決著名的“黑洞信息悖論”問題。在去年8月份在斯德哥爾摩面向科學界的一次報告中,霍金教授曾經開玩笑的表示,這個理論似乎意味著黑洞其實並不那麽“黑”。對於傳統觀點所認為的黑洞會吞噬任何落入其中的物質的觀點,霍金也表達了不同觀點,並在當時表示他自己可能已經找到了一種機制,基於這一機制,信息將有機會從黑洞中逃離出來。事實上,霍金的理論甚至可能暗示,我們此前認為因落入黑洞而就此消失的信息實際上並未消失,而是被存放到了另一個平行宇宙中。在他的報告中,霍金教授提出了一種描述被黑洞吞噬物體所包含信息如何發生改變的方法。量子力學原理要求信息是不能被消滅的,然而按照我們目前對黑洞的理解,物體一旦落入黑洞,其包含的信息便將全部消失,而這是不符合量子力學原理的。霍金表示:“在過去40年裏,這已經成為理論物理學界的一個重大難題…沒有找到令人滿意的答案。”他說:“我認為,那些被黑洞吞噬的信息並未包含在黑洞的內部——就像我們原先所認為的那樣,而是在它的邊界上,也就是黑洞的事件邊界之中。”他解釋說:“我對於這個問題的回答是,這些信息都被儲藏在事件邊界上的一個巨大過渡地帶內。所有有關被黑洞吞噬物質的信息都會被返回出來,但是以一種混亂和無用的方式呈現的,所有具有任何實用意義的信息都被抹去了。”他還將這種情況比喻成一本被燒毀的百科全書,在這種情況下,從技術上說這本百科全書所包含的信息並未丟失,只是已經變得難以識別。但即便如此,這些被返回出來的“無用信息”仍將構成反映其原始粒子樣貌的“全息幻象”。於是,從黑洞發出的輻射中應該會攜帶有部分被存儲在黑洞事件邊界內部的信息,而最近霍金發表的這篇最新論文則在這一點上對最初的想法進行了進一步擴展。在這篇文章中,霍金指出,被束縛在黑洞事件界限內部的粒子應當是由光子和引力子組成的,它們是光和引力能量的“量子”。這些能量非常低,甚至可以認為是不具有能量的量子粒子聚集在黑洞邊緣附近,它們可以從落入黑洞的粒子中捕獲並儲存其中含有的信息。這一機制表明,即便落入黑洞的粒子消失了,但它們所包含的信息並不會隨之丟失,而是會被保留下來,在黑洞虛幻邊緣的量子“毛發”中徘徊,這種場景有時候會讓人聯想到人鼻孔中的鼻毛截留進入我們鼻腔內空氣中的塵埃顆粒。根據上文中提到的“全息幻象”理論,這些粒子正是那全息圖像中一個一個可以存儲信息的像素。在接受《科學美國人》雜誌采訪時,這篇論文的合著者之一,美國哈佛大學教授安德魯·斯特羅明格(Andrew Strominger)表示:“我們的工作表明,當一個粒子落入黑洞時,它會向黑洞添加一個虛光子,因此它給黑洞增加了毛發。除此之外,因為所有粒子都攜帶質量,並且會與引力發生相互作用,因此它們落入黑洞也會向黑洞添加虛引力子。因此這就有點像是一臺錄音機。這些虛光子和虛引力子記錄著有關落入黑洞物質的信息,它們所記錄下信息的量要超過我們此前認為這種機制所能達到的限度。”霍金教授指出,這樣的黑洞應當具有足夠大的質量,並且如果它是旋轉的,那麽它甚至有可能擁有通往通往另一個宇宙的通道。不過他說:“但你不能指望再想回到我們的宇宙中。因此盡管我渴望太空飛行,但我是不會想去嘗試飛到黑洞裏面去看看的!”不過,即便有這樣那樣的最新計算和理論,我們對於這樣一層全息幻象界面究竟具體如何發揮其作用仍然了解甚少。對此,這篇論文的作者們寫道:“對於全息幻象界面的完整描述以及對於信息悖論的最終解決還仍然是一個開放性的問題,而我們在這裏提供了一種可供使用的全新且具體的工具。”
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