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探索掉进黑洞会怎样? 物理学两大支柱对立面

来源:网络转载 2013-05-12 10:19:18 编辑: 49363网 查看:

  信息悖论——掉进黑洞的物质会被挤压到黑洞那无限致密的核心去,但它所携带的信息会怎样呢?以下有两种情景的解释:

  信息消失(左):当黑洞蒸发后,它所携带的所有信息会随之消失。根据量子效应,真空中充满了粒子—反粒子对,二者互相关联。通常情况下,粒子—反粒子对出现后瞬间即湮灭,但如果这对粒子和反粒子是出现在黑洞的事件视界,其中一个就会掉进黑洞,而另一个会以霍金辐射的形式向外发出。“遇难”粒子以负能量被吸入,黑洞由此而损失质量,如果没有普通物质落进去,黑洞最终将蒸发殆尽。黑洞中心是一个无限小且无限致密的奇点,却并不包含形成黑洞的物质信息。

  火墙(右):从黑洞辐射出来的所有粒子之间具有量子相关性,这些相关粒子携带着信息。辐射出的粒子与落入黑洞的粒子之间要打破关联性,会释放出巨大能量而在黑洞周围形成一圈火墙。即使黑洞蒸发完之后,由于两个粒子之间的关联性,“逃逸”粒子也包含了“落难”粒子的所有信息。

  掉进黑洞的宇航员会被扯成碎片还是被烧焦?这一问题从2012年夏天起就成了理论物理学界的争论焦点,围绕相关主题发表的文章超过了40篇,至今没有结论。因为它把物理学的两大支柱——广义相对论的等效原理和量子力学直接摆在了对立面。

  如果一个宇航员掉进了黑洞

  2012年3月,美国加利福尼亚大学圣芭芭拉分校卡弗里理论物理研究所的弦理论学家约瑟夫·普金斯基开始思考“自杀”的问题——以数学形式进行的思想实验:如果一个宇航员掉进黑洞会发生什么情况?很显然他会死,但究竟怎么个死法呢?

  按照当时公认的理论,最初他不会感到有任何特别,即使在他落到黑洞的事件视界时。事件视界是一个看不见的界限,在界限以内没有任何东西能逃离黑洞的吸引。但最终,几小时、几天或几个星期后,如果黑洞足够大,他会开始觉察到拉着他脚的重力比拉着他头的重力更强大,这种吸引力拖着他无情地向下落,重力差会迅速加大而将他撕裂,最终他的遗体会被扯得粉碎而落入黑洞那无限致密核心。