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霍金称:黑洞里面有头发

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发表于 2016-1-23 00:24:58 | 显示全部楼层 |阅读模式
史蒂芬·霍金以及其他物理学家发表了一项最新假说指出,黑洞可能有着一头豪华却如鬼魅般的“毛发”,而且它们是零能量的粒子。
这份新的报告于一月五日在preprint journal arXiv刊登上线,并提出最新看法表示,至少有一些被黑洞所吞噬的讯息就储存在这些电性毛发中。
然而,此最新提案并不能证明所有进入黑洞的讯息都是被完整地保存。


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黑洞


1960年代,物理学家约翰·惠勒(John Wheeler)及其同事们曾提出黑洞“无毛”理论,暗指黑洞的所有特质已完全被剥夺殆尽。在惠勒的构想当中,所有的黑洞除了它们的自旋、角动量、质量之外,都是一样的。
接着1970年代,史蒂芬·霍金提出现在称为霍金辐射(Hawking radiation)的构想,在这个构想中,所有黑洞都会以幽灵般的量子粒子型态将其质量“流泄”出来,并且随着时间消逝而去。而根据霍金辐射理论,所有黑洞最终将蒸发掉,留下一个独一无二的真空。
Strominger表示,根据最初的理论,这些被黑洞留下的真空将会完全一样,因此无法储存有关之前使它们形成的物体讯息。
所有自黑洞发射出来霍金辐射都是随机的,而这也意味着黑洞将随着时间过去而流失讯息,因此人们将无法对这个形成黑洞的天体有更多的了解。然而这个构想也创造了一个悖论,因为在最小的规模层面上,物理定律是完全可以逆转的,也就是说过去存在的讯息就理论上而言,是可以复原的。近年来,霍金摒弃这种讯息会流失的理论,转而承认黑洞确实是可以储存讯息。
黑洞“雪花”

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史蒂芬·霍金:黑洞中有“毛发”

过去几年,Strominger废除这些理论中的一部分。首先,他问到,如果你在黑洞蒸发之后所留下的真空中加了一个“软”光子,或者加了没有能量的光粒子,那么会发生什么呢?
Strominger表示,尽管大多数人没有听过软光子,但这种粒子却是普遍存在于各处。(其他称作是软引力子的粒子假设是传递重力的量子粒子,虽然它们从未被侦测到,但大多数物理学家相信,这些粒子是存在的而且为数众多。)

Strominger说道:“每一次在大型强子对撞机(Large Hadron Collider)中的碰撞都会产生无数的软光子和软引力子。而我们一直都在它们之中游泳着。”
在经过方程式的计算之后,他和两位剑桥大学的物理学家霍金及Malcolm Perry,发现黑洞真空中仍存有相同的能量,只是在加了软光子之后,角动量会不同。而这也就是说,黑洞蒸发之后的真空状态就如天上的雪花一般,而其各自的特点则取决于它的起源与过去历史。

Strominger表示:“它绝非简单,普通的东西,它像是一个大型硬碟,本来就能够无限量的储存以零能量的光子和引力子形式存在的讯息。”
这份新的杰作是霍金在2014年时提出的一个短篇报告的延伸,在其中提出了争议,认为在事件视界或者在物体靠近黑洞并将永远被吞噬于其中之前的那个点,已不再是固定不变的范围。在新的报告中假定,在黑洞的事件视界周边围着由软光子和引力子形成的毛发。

资讯悖论立足

Strominger说道,问题是讯息已经“极度地杂乱无章”,因此要把资讯从黑洞中找回来,就像是有人把东西丢到营火堆中,又想在燃烧殆尽之后,把东西再找出来一样。他补充道,这个新的理论等同于是,黑洞要透过烟和火找出那些原来被燃烧殆尽的东西的特质。
加州理工学院物理学家Aidan Chatwin-Davies(并未参与此研究)表示:“对于讯息消失与否的问题,这并不是最后的答案,但它似乎是向对的方向迈出了脚步。”
他说道,黑洞中有些讯息可能存在那由软光子和引力子的光环毛发之中,但也不是所有都一定要存在那儿。
Chatwin-Davies表示:“如果有任何新的发现,它都会提供我们不断向前迈进的新观念,让我们思考有什么是有利的证明,协助我们了解黑洞以及它们是如何把讯息转译成密码。”

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