美科學(xué)家解釋信息如何逃出黑洞
來(lái)源:網(wǎng)絡(luò) 2009-06-23 17:04:00
被黑洞吞噬的信息能夠再現(xiàn)嗎?美國(guó)一些物理學(xué)家提出了一種模型,期望能夠結(jié)束數(shù)十年的相關(guān)爭(zhēng)論。研究成果將刊登在近期出版的《物理評(píng)論快報(bào)》雜志上。
按照相對(duì)論,黑洞的引力之強(qiáng)連光線都不能逃逸,黑洞里的信息自然無(wú)法為外界所獲取。著名物理學(xué)家霍金在20世紀(jì)70年代提出,黑洞會(huì)在量子法則下蒸發(fā),而信息將被黑洞吞噬,永久喪失。這一斷言與量子力學(xué)的基本原則之一“信息永不喪失”相矛盾;艚鸬挠^點(diǎn)在上世紀(jì)90年代后期被物理學(xué)家普遍接受,但也有許多人表示懷疑;艚鸨救艘苍2004年否定了該觀點(diǎn)。然而一直沒(méi)人能合理地解釋信息如何逃出。
由美國(guó)賓州引力與宇宙研究所物理學(xué)家阿什特卡領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)提供了一個(gè)解釋。研究人員拓展了時(shí)空原先被假定的大小,從而為信息再現(xiàn)提供了位置。阿什特卡拿《愛麗絲漫游奇境記》中的柴郡貓類比黑洞,他說(shuō):“當(dāng)柴郡貓消失時(shí),它的微笑還在,我們?cè)J(rèn)為黑洞也是如此;艚鸱治稣J(rèn)為,在黑洞臨終時(shí),甚至在它完全蒸發(fā)后,留下了一個(gè)奇點(diǎn)或著說(shuō)一個(gè)時(shí)空的最終邊緣,這一奇點(diǎn)是不可恢復(fù)信息的沉沒(méi)之地。”
但阿什特卡及其同事認(rèn)為奇點(diǎn)在現(xiàn)實(shí)中不存在,信息只是貌似消失,因?yàn)槲覀兛吹降闹皇钦鎸?shí)的量子力學(xué)時(shí)空的一個(gè)受限的部分。一旦將量子引力納入考慮,時(shí)空就變大很多,而信息在遙遠(yuǎn)的未來(lái),在原先假定是時(shí)空盡頭的另一端,就有了再現(xiàn)的位置。
按照阿什特卡的想法,時(shí)空不像物理學(xué)家以前認(rèn)為的是連續(xù)體,而是由單個(gè)的積木搭成的。就像一塊布,看上去是連續(xù)的,其實(shí)是個(gè)體的線組成的。他認(rèn)為,一旦我們意識(shí)到作為連續(xù)體的時(shí)空的觀念僅是一種近似,就會(huì)明白奇點(diǎn)只是堅(jiān)持將時(shí)空描述為連續(xù)體必需的一個(gè)虛構(gòu)。
為了進(jìn)行推導(dǎo),研究者使用了二維黑洞模型去探究真正的四維黑洞的量子本質(zhì)。這是因?yàn)槎S系統(tǒng)便于數(shù)學(xué)演算,而且二維黑洞和球形四維黑洞很相似?茖W(xué)家們正在尋找直接研究四維黑洞的辦法。
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