打破量子物理定律的黑洞不可能是自相矛盾的

小夏 科学 更新 2024-01-30

很难想象一个物体的物质被压缩成无限的密度。 如果人人都想找到的X行星突然变成黑洞,那么就没人能找到了。 仅仅因为一个质量为地球五倍质量的黑洞就是一个小苹果的大小。 当涉及到信息时,事情变得更加复杂。

黑洞只有三个参数:质量、角动量和电荷。 因此,不可能区分两个相同质量的黑洞。 即使其中一颗吞噬了几颗恒星,而另一颗只是一颗岩石行星,也不可能知道这一点。 黑洞将消除所有差异,将它们转化为纯质量。

量子物理定律根本不允许这样做。 他们说信息可以被隐藏、组织、改变等等,但不可能抹去宇宙中所有痕迹。 因为总会有一些光子,其特性将表明哪个原子发射了它。

黑洞的工作方式不同。 进入它们的东西不会回来。 你可能会认为这不是问题,因为它们是宇宙的一部分,信息并没有消失,而只是现在就在其中。 在这里,我们需要记住,黑洞会随着时间的推移而消失。

事实上,它们不会永远持续下去,正如斯蒂芬霍金在上世纪七十年代所证明的那样。 就在去年,实验证实,在破坏一个洞的过程中会产生辐射。 令人惊讶的是,这种辐射对于所有井都是相同且均匀的。 它被称为“霍金辐射”。

这就是整个问题的开始,被称为“霍金信息悖论”。 由于其热性质,辐射不携带信息。 因此,通过消失,黑洞会删除它们从宇宙中收集的所有信息。 这与量子力学的基础相矛盾。 几十年来,科学家们一直试图将观测到的黑洞物理现象与黑洞结合起来。

关于“霍金辐射”的最新研究发表在《物理快报B》杂志上。 它的主要作者泽维尔·卡梅特(Xavier Calmette)说,现在可以准确地解释从衰变的黑洞中逃逸信息的物理现象。 他提出了辐射的非热改性。

黑洞本身非常简单,不像孕育它的恒星。 原物理是一个复杂的天体物理物体。 它由化学元素组成,而化学元素又由中子、质子和电子组成。 根据量子物理定律,黑洞的生命史可以倒带。 从辐射开始,你可以重建黑洞,然后是恒星。

在 2022 年的一项研究中,Calmette 的团队认为黑洞在其引力场中具有独特的量子指纹。 这本新书从量子力学的角度描述了引力,霍金当时没有考虑到这一点。 这些修正虽然很小,但对于黑洞的蒸发是必不可少的。

我们能够证明这些效应改变了霍金辐射,使其变得非热辐射。 换句话说,考虑到量子引力,辐射可以包含信息,Calmette说。

由于“霍金辐射”本身纯粹是理论上的,因此没有足够灵敏的仪器来测量它。 更不用说通过这种辐射检查信息离开黑洞的物理现象了。

不幸的是,天体物理学家并没有办法测量这种效应。 然而,Calmette认为该理论在不断发展,例如在黑洞模拟的实验室研究中。 其中,他的团队对“霍金辐射”和黑洞的数学建模,可以为这一现象的研究做出不可估量的贡献。

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