摘要:虫洞穿越时空可以解决斯蒂芬霍金首先提出的黑洞悖论?,下面是趣元素小编收集整理的内容,希望对大家有帮助!...
物理学家斯蒂芬霍金提出的一个看似棘手的黑洞悖论终于可以通过虫洞穿越时空来解决。“黑洞信息悖论”是指宇宙中的信息是无法被毁灭的,而当黑洞最终蒸发时,被这个宇宙吸尘器吞噬的任何信息都应该早就消失了。这项新研究提出,这个悖论可以通过大自然的终极作弊代码来解决:虫洞,或穿越时空。
日本 RIKEN 跨学科理论与
数学科学项目的 理论物理学家 Kanato Goto在 一份声明中说: “虫洞将黑洞内部和 外部辐射连接起来,就像一座桥梁。 ”根据 Goto 的
理论,黑洞的 事件视界内出现了 第二个表面,在这个边界之外没有 任何东西可以逃脱。来自虫洞的 线将该表面与 外部世界连接起来,将黑洞内部和 边缘辐射泄漏之间的 信息纠缠在 一起。黑洞信息悖论是什么?
1970 年代,霍金发现黑洞并不完全是
黑色的 ,但 起初,他 并没有 意识到他 制造的 巨大问题。在 他 发现之前,物理学家认为黑洞非常简单。当然 ,各种复杂的 东西都落入其中,但 黑洞将所 有 这些信息都锁了 起来,再也 看不到了 。但霍金发现黑洞会释放辐射,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。确实,它不能;根据定义,黑洞的 视界会阻止信息离开。那么,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 一切了 解。(例如 ,如 果信息可能丢失,那么你 就无法从现在的 事件中重建过 去,或预测未来的 事件。)相反,大多数物理学家试图通过 寻找某种方式——任何方式——来获取宇宙中的信息来解决这个悖论。黑洞通过 霍金辐射泄漏出来。这样,当黑洞消失时,信息仍然 存在 于 宇宙中。无论哪种方式,描述这个过程都需要新的物理学。
两个熵的故事。
1992 年,霍金的
前研究生、物理学家唐·佩奇以另一种方式看待信息悖论问题。他 首先研究了 量子纠缠,即遥远粒子的 命运联系在 一起。这种纠缠充当了 霍金辐射和 黑洞本身之间的 量子力学联系。佩奇通过 计算“纠缠熵”来测量纠缠量,这是 对纠缠霍金辐射中包含的 信息量的 度量。在
霍金的 原始计算中,没有 信息逃逸,纠缠熵总是 增加,直到黑洞最终消失。但 佩奇发现,如果黑洞确实释放了 信息,纠缠熵最 初会增长;然 后,在 黑洞生命的 中途,它在 最 终达到零之前减少,当黑洞蒸发时(意味着 黑洞内的 所 有 信息最 终都逃逸了 )。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别的 事情。虽然 佩奇的 工作并没有 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 们能给黑洞带来中年危机,那么这个解决方案可能会解决这个悖论。穿过虫洞。
最
近,几个理论家团队一直在 应用从弦论中借鉴的 数学技术——一种将爱因斯坦的 相对论与量子力学统一起来的 方法——来研究这个问题。他 们正在 研究事件视界附近的 时空如 何可能比科学家最 初想象的 更复杂。有 多复杂?尽可能复杂,允许在 微观尺度上进行任何形式的 弯曲和弯曲。他
们的 工作导致了 两个令人惊讶的 特征。其中之一是 在 事件视界下方出现了 “量子极值表面”。这个内表面缓和了 离开黑洞的 信息量。最 初,它没有 多大作用。但 是 当黑洞在 其生命的 一半时,它开始主导纠缠,减少释放的 信息量),因此纠缠熵遵循佩奇的 预测。其次,计算揭示了
虫洞的存在 ——其中很多。这些虫洞似乎 将量子极值表面连接到黑洞的 外部,使信息能够绕过 事件视界并以霍金辐射的 形式释放。但
之前的 工作仅适用于 高度简化的 “玩具”模型(例如 黑洞的 一维版本)。通过 Goto 的 工作,同样的结果现在 已应用于 更现实的 场景——这是 一项重大进步,使这项工作更接近于 解释现实。不过
,还有很多问题。一方面,目前尚不清楚数学中出现的 虫洞是 否与 我 们认为的 时间和 空间捷径相同的 虫洞。它们深深地
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 虫洞穿入和 穿出正在 蒸发的 黑洞。或者 它可能只是 一个迹象,表明黑洞附近的 时空是 非局部的 ,这是纠缠的一个标志——两个纠缠的 粒子不需要因果接触就能相互影响。另一个主要问题是
,虽然 物理学家已经确定了 一种可能的 机制来缓解悖论,但他 们并不知道它实际上是 如 何工作的 。没有 已知的 过 程可以实际执行获取黑洞内部信息并将其编码为霍金辐射的 工作。换句话说,物理学家已经为解决信息悖论建立了 一条可能的 道路,但 他 们还没有 找到任何方法来制造沿着 这条道路行驶的 卡车。“我们仍然不知道信息如何被辐射带走的基本机制。”Goto 说。“我们需要一个量子引力理论。”