世界新资讯:黑洞吞噬物质信息消失?
黑洞,宇宙中最恐怖的天体,能够吞噬一切靠近的物体,哪怕光也逃脱不了黑洞的“魔掌”!
那么,为什么光也不能逃离黑洞呢?
黑洞是大质量恒星死亡后急剧向内坍缩形成的诡异天体。按照爱因斯坦的广义相对论诠释,本质来讲,黑洞其实就是一个体积无限小密度无限大的点,所谓的奇点,这个奇点完全超出了人类的理解范畴。
(相关资料图)
平时我们所说的“黑洞大小”其实指的是黑洞事件视界的大小,也就是黑洞的史瓦西半径。
所谓事件视界,通俗理解就是“事件的分界线”,事件视界外面就是我们所在的世界,不断上演着各种事件,而一旦越过事件视界,就不会有任何事件的发生,那里的一切与我们所在的世界不同,完全就是另一个世界,具体是什么样的世界,我们不得而知,或许永远也不知道。
我们都知道,光速是宇宙里具有静质量物体的速度极限,任何物体都不能以光速或者超光速飞行。
之所以光也不能逃离黑洞,就是因为黑洞的逃逸速度已经超过了光速。只要物体没有达到事件视界,理论上就能逃离黑洞,只要速度足够快就行。而当物体只有光速才能逃离黑洞时,所在的界限就是事件视界,事件视界里面需要超光速才能逃离黑洞。
逃逸速度,很多人应该都听说过,逃离某个天体的最小速度。比如说,地球的逃逸速度为每秒11.2千米。
一个天体的逃逸速度与质量息息相关,质量越大,逃逸速度就越高。同时,与天体的距离也会影响逃逸速度,距离越远,逃逸速度就越小。
太阳的质量比地球大很多,逃逸速度也更高,达到了每秒617千米。
黑洞虽然比较诡异,但它也是一种天体,也有自己的逃逸速度,这个逃逸速度超过了光速,所以任何事物包括光本身都不能逃离黑洞的超强引力。
也正因为光都无法逃离黑洞强大的引力,所以我们无法直接看到黑洞。2019年天文学家拍摄的人类历史上首张黑洞照片是通过长时间曝光拍摄的,经过长达两年时间的分析和处理得出来的,并不是黑洞的真面目。
那么,既然万事万物都逃脱不了黑洞强大的引力,那么信息呢?信息会被黑洞吞噬然后消失不见吗?
现代科学告诉我们,物体的本质并不是基本粒子,而是信息,物体可能会消失,但信息不会消失。
一张纸燃烧之后变成一堆灰烬,纸消失了,但纸的信息并没有消失。如果我们能收集纸张燃烧产生的灰烬,热量,各种气体,理论上完全可以把纸张复原,复原的根本就在于纸张的信息。
伟大的物理学家史蒂芬霍金曾经提出过“黑洞信息悖论”。
霍金发现黑洞其实是有温度的,它一直向外辐射热量,这会让黑洞的质量逐渐变小,慢慢消失,只不过消失的速度极其缓慢。
这种辐射就是著名的“霍金辐射”理论,不过,这个理论中涉及到的辐射并没有包含黑洞里面的任何信息。
也就是说,在漫长的时间过后,黑洞彻底蒸发消失之后,被黑洞吞噬掉的物体的信息也消失不见了。
但信息并不会无缘无故地消失,这种前后矛盾的结论就是“黑洞信息悖论”。
所以,最大的问题就来了:信息会变得混乱, 但绝不会消失,那么被黑洞吞噬掉的物体信息到底去哪里了?
从量子物理角度来讲,物体被黑洞吞噬之后,信息并没有消失。按照量子力学诠释,宇宙中保留着过去的所有信息,任何信息都不会消失。
物体被黑洞吞噬之后,看似信息消失了,其实是被量子力学的规则限制住了。因为量子世界里面的一切都能用波函数描述,任何波函数都具有唯一性,不同的量子系统不会达到完全相同的量子状态。
由此,推论出黑洞信息悖论中必须会发生下面两件事情中的一种。
一,黑洞辐射出的热量其实包含了被吞噬物体的信息,这意味着霍金辐射比我们想象的更复杂。
二,在黑洞辐射蒸发的过程中,信息会被破坏,破坏后的信息能转换为其他信息,比如说黑洞蒸发的具体规则。这也是霍金本人的观点,同时符合相对论。
几十年来,关于黑洞信息悖论,一直争议不断,不少人认为,被黑洞吞噬后的物体彻底消失了,包括信息本身。
但量子力学的支持者并不那样认为,他们认为物体的信息并没有消失,只是转换成了不同的形式而已。
黑洞信息悖论也引发了量子力学与相对论的再次激烈辩论,至今没有最终的结论,这个悖论也被认为是“物理学上的十大难题”。
有物理学家提出了更为激进的观点,认为被黑洞吞噬的物体并没有消失,而是前往了其他宇宙,但是这种观点太过激进,很难有证据来支撑,也很难得到科学界的承认。
同时,黑洞信息悖论也再次凸显出了量子力学与相对论的不兼容,量子力学试图从最小的世界诠释黑洞的本质,而相对论只能从宏观世界诠释黑洞。
毫无疑问,黑洞本身势必隐藏着更为神奇的大自然法则,很可能超脱人类传统认知的大自然法则,因为人类如今所知的物体定律在黑洞面前全部失效,比如用更高级的大自然法则才有可能诠释黑洞的本质。
目前来看,或许相对论和量子力学完全融合之后,才有可能更好地诠释黑洞,而如何做到这点,也是无数科学家努力的目标!
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