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为什么信息一旦落入黑洞就会消失掉

来源:网络 作者:佚名 时间:04-06 手机版

一些科学家假象了宇航员坠入黑洞的情景。事实上,宇航员在没有进入黑洞时,就是被引力差撕碎,黑洞作用在他头上和脚上的力的差如此之大。但是,如果黑洞的进入黑洞质量足够大,他还是有希望进入黑洞内部的。 当宇航员被黑洞吸入后时,他自己并不会感到有什么异常现象,假如他不被撕碎,就算他掉进视界里。当他到达压力的极点时,他最终还是被撕碎了。所以进入黑洞后,身体已经被撕碎。

为什么黑洞可以删除宇宙中的信息,黑洞信息悖论是目前最好的解释

黑洞,是宇宙中最强大的天体,强大到能够将恒星撕裂成原子尺寸的碎片。这听起来很恐怖,但是黑洞还有其他的一些更可怕的性质,它可能能够“删除”宇宙本身。

黑洞是将极大量的物质压缩到一块极小的空间内产生的物体。在它的中心,引力几乎达到无限大,无论任何物体靠的太近就会被撕裂成基本粒子,就算是光也无法逃脱。所以我们认为黑洞是一块黑色的球体,如果你不慎跌入了一个黑洞,直到你穿过它的外层边界——事件边界之前,没什么坏事会发生。

你可以想象为在一个尽头为无限高的瀑布的河流里游泳一样,在你不可阻挡的漂流时水流会变得越来越快,但却看不到瀑布本身,你可以向安全的地方游直到你甚至都没有意识到,你到达了不可再返回的边界。不管你游的多么快,水流会将你推向绝对的死亡。当靠得太近时,没有任何事物能够逃脱黑洞这个“瀑布”,这个边界完全将黑洞从其他宇宙空间中隔离开来,我们不可能靠近它除非我们做好了一去不复返的准备。所以我们不知道黑洞内部是什么情况,但是我们却对黑洞的边界略知一二。

黑洞缓慢地将自己的质量向外辐射,就像一个火炉上的水锅缓慢地丧失水汽一样,这叫做霍金辐射。黑洞不断地、极缓慢地丧失自己的一小部分质量,这一过程极其漫长,对于一个太阳质量的黑洞它需要10^58年来丧失它0.0000001%(10^-7%)的质量,这一过程全无间断并且不可阻拦。随着时间推移,这一过程不断地加速,在极其遥远的未来,当宇宙中最后一颗恒星死亡数万亿年后黑洞会变得越来越小,直到它完全蒸发消失掉只留下一点点的辐射。这里有一个问题在:黑洞不断蒸发的过程中它有可能会“删除掉”一些基本的东西——信息。

什么是信息?信息不是那种可以触碰的实体,它通常被理解为是有关粒子排列的一种属性,什么意思呢?想象一堆碳原子,将它们组合起来你就得到了木炭。用不同的方式组合起来你就得到了钻石。原子还是那些原子,改变的是信息,如果变得复杂一些,再加上一些原子我们得到了一个香蕉。用不同的方式组合起来得到的是松鼠,组成宇宙中的所有物体的粒子都是一样的,它们并不关心自己是一只鸟的一部分,还是一块石头或是一杯咖啡。

没有信息,宇宙中的所有物体都是一样的。根据量子力学中的理论,信息是不可被摧毁的,它可以改变形态,但它绝对不会丢失掉。举个例子,如果你把一张纸烧成灰,这堆灰永远不会再自然变成纸,但是如果你能将灰中的每个碳原子都小心地收集起来,并且能够准确的测量烟雾和热辐射中的所有属性,理论上你能重构这张被烧掉的纸,这张纸的信息还存在在这个宇宙中,它没有丧失,只是难以读取罢了。如果你能准确的测量宇宙中的每个粒子和辐射波的属性,你可以追踪曾存在的每一比特信息,理论上讲,可以追溯到宇宙大爆炸时期了。

这时,黑洞来搅局了,信息告诉我们事物之间的不同性以及事物过去的形态。黑洞则做了相反的事情,它吸收不同的事物,然后将它们完全同质化。黑洞摧毁了信息这引出了信息悖论而且这是一个很严重的问题,信息不可摧毁是我们所有已知物理定理的基础存在,与不存在没有信息以及任何事情都变得“相对”了。当讨论到我们对现实的理解,我们需要“绝对”。

我们如何解决这个悖论?有几个可能方案:

1.信息的确丧失了,永远不可重新获取。这意味着我们将不得不重新审视物理学,放弃掉所有已经十分完备的领域,而那些新的物理学定理会是什么样的以及它们对我们意味着什么

没人知道。这听起来有点吓人,但也有一点令人兴奋。

2.信息被藏起来了。也许黑洞的一小部分被分裂了,并形成了一个“婴儿宇宙”,所有信息将会转移至这个奇怪的新宇宙,并且我们永远无法观测或接触它。

但理论上信息不会丢失,这就像是一个存储着家庭相册的坏掉的硬盘,你将永远无法访问其中的内容,当然信息没有丢失是很好。但也没什么用处,亦或者黑洞在其生命结束后并不会完全消失,它会留下一小部分——信息。

钻石就像是一辆充满着无数信息小丑的小丑车,但或许也有第三种可能:信息很安全没有丢失也没有被隐藏,也许只是我们思考的方式错了。我们知道黑洞会“困住”并且还可能删除信息,但我们也不知道黑洞还会对信息做些什么。黑洞在哪里存储它的信息?宇宙大扫除我们用一些脏衣服来创造一个黑洞,首先我们用装满脏衣服篮子来充满一个房间。

你的脏衣服越多,你的篮子就越多,但在某一点每个篮子都已经满了房间也已经被充满了无法再容纳任何一只脏袜子了,这时这个房间达到了最大容量,但如果我们继续用大量能量去压缩这些衣物,这个房间会塌缩,形成一个黑洞,但这个房间的容量还是没有变。充入更多信息仍然不可能,所以当我们继续加入衣物时,会发生什么?房间本身会变得更大一些,来为新的信息腾出空间。这表明了黑洞会在表面扩张,一点点来承载我们扔给它的信息。

简单来说,更多的信息=更大的表面积,这种“画”信息的方式像是我们把一块石子扔到水池中的情况一样,在石子沉到池底以后,我们看不见它了,但我们能通过水池表面的水波纹判断得到有什么东西。刚刚掉进去的哪怕是最小的黑洞,也能在它的表面上存储比整个人类 历史 中创造的还要更多的信息。它通过将信息转为为极小极小的片段,通过这种方法用来存储巨量的信息。

黑洞是终极强大的硬盘,这好像就是将纸质书换成电子书一样,两种看起来完全不同的事物,但内容却一样仅仅是被编码并且被以另一种方式记录下来而已。黑洞吞噬恒星和行星就像电子书存储一整个图书馆一样,这种情形叫做全息原则。如果这是正确的那么我们所理所应当的一切都可能是错误的,整个宇宙是一个全息图像。

如果信息真的被存储在黑洞的表面,那么霍金辐射就有可能获取在表面的信息并且将其携带走,所以信息在黑洞消失时不会丧失?我们也不需要重新开始物理学研究。信息悖论解决了,但我们仍然需要从根本上改变我们对现实的理解,如果任何掉入黑洞的事物的信息都被存储在视界上,这意味着三维事物在二维平面上被成功编码,我们称之为全息图。

全息图就像是一个3D照片,一个二维平面编码存储了一个三维图片。黑洞像是一个全息图像,因为所有其内的事物都被编码存储在它的事件边界上,一个在黑洞内的人将会体验一般的三维生活,但在外面的人看来他只是一个在表面上的二维图片。这个听来很违背常识,但请多想一想黑洞是很极端的天体,但它们也遵从和其它物体一样的基本法则。所以如果这个疯狂的二维三维理论对黑洞成立,那么它也可能对整个宇宙,包括你成立。因为一个黑洞内的人不会意识到他们被编码在平面上。

我们也可能一样你其实可能在宇宙边缘,被拉伸到一个超薄屏幕上。而这之后的科学原理极其复杂且难以理解,牵扯到玩具宇宙弦理论、以及大量的数学计算。不管这个世界的真面目如何,我们知道它复杂且多变。物理学需要更长远的发展去理解这些,但黑洞有可能就是我们理解现实的钥匙。

参考资料

1.Wikipedia百科全书

2.天文学名词

3. Kurzgesagt – In a Nutshell-观汉居士

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进入黑洞的信息会永远消失吗?哪个方程描述了这种现象?

信息经常在比黑洞更不极端的情况下丢失。每一次构型的改变,波函数的坍缩(例如薛定谔方程),或泛化在一定程度上失去信息,如果不是一个完整的历史。没有信息的改变,宇宙将不会做任何事,也不会有任何变化。

有些信息源像无线电波一样容易改变,有些信息源像核素一样很难改变(由于惯性)。正确定义和分析的黑洞,提供了与质量的强相互作用。它是关于如何使用流形定义时空,并理解超球面(n-球面)的上下文。

为了解释黑洞里的信息去哪里了,为什么会消失,霍金提出黑洞可能可以通往另一个宇宙空间,这正好可以用来解释被黑洞吞噬的物质和能量去了哪里,然而这个解释并没有得到科学界的认可。

到了2004年,霍金的态度令人吃惊的逆转,他在都柏林举行的“第17界国际广义相对论和万有引力大会”上,他表示自己对有关信息,问题的看法错了他重新的进行了某些他早期的计算,得出结论说,“(黑洞里)没有我曾设想过的子宇宙分支,物质信息仍然牢牢地保存在我们这个宇宙里。我很遗憾这让科幻迷们失望了,但如果物质信息被保存了,(我们)就不可能利用黑洞去别的宇宙空间旅行。”

“如果你跳进一个黑洞,你的物质能量将以一种‘被撕裂'的形式返回到我们的宇宙中,其中包含你以前的信息,但是已经处于无法辨认的状态。”

事件视界是部分柯西超曲面的1球模。与质量的接触触发了一个2-球的评估,即量子从被视为一个平面跃至半径为一半的球体表面。质量不能像这样移动所以所有的熵值和温度值都可以分别推广到黑洞的超表面和体积。

虽然霍金自败赌局,然而关于黑洞信息悖论的争议却远远没有结束,关于黑洞中信息的结局还需要科学家进一步确认。

但这一悖论实实在在地暴露了广义相对论和量子力学的不协调性,黑洞中一定蕴藏着更为奇特的物理学规律。如何找到两者的相同点,实现量子力学与相对论的大融合,而这也成为了许多弦理论科学家探索的目标。

黑洞趣谈:掉进黑洞的物体信息是否完全消失了?

黑洞,诡异天体!爱因斯坦广义相对论预言了黑洞的存在,科学家对黑洞的研究一直没有停止过。2019年科学家首次拍摄到了黑洞的照片。黑洞是大质量天体死亡后的产物,是恒星的坟墓。因为黑洞质量太大,尤其是中心的奇点,远远超出了我们的认知。 黑洞吞噬万事万物。 随着科学家对黑洞的深入研究,人们对人类的感觉是否真实产生了怀疑。

人们很想知道靠近甚至掉进黑洞里面到底会发生什么。

根据广义相对论,引力越大,时间流速就越慢。当物体逐渐靠近黑洞事件视界时,黑洞外的人会看到靠近物体的时间流速越来越慢,就像电影慢镜头一样,需要很长时间才逐渐接近黑洞事件视界。

最终,巨大的引力会彻底将物体撕碎,在事件视界表面化为灰烬。可以确定,进入黑洞的物体不会再回来了,因为黑洞强大吸引力连光线都会被吸进去。

因为没有人真正体验过掉进黑洞的感受,人们只能猜测:掉进黑洞的物体会越过事件视界,最终到达黑洞中心的奇点。

当物体落入黑洞时,信息会如何变化?

当物体落入黑洞时,信息会如何变化? 斯蒂芬霍金关于“信息悖论”的最后一篇论文终于发表了。这项工作是在斯蒂芬霍金于3月去世前几天完成的,他的同事说,当他被告知该项目取得成功时,他露出了“大大的微笑”。这篇论文现在由剑桥大学和哈佛大学的同事编辑发表在ARXIV网站上。

这项研究致力于解决“信息悖论”,它是40多年来霍金研究的核心。信息悖论可以追溯到阿尔伯特爱因斯坦,几十年来一直让斯蒂芬霍金和其他物理学家着迷。1915年,爱因斯坦发表了广义相对论,该理论预测黑洞可以通过三个关键特征来定义 - 它们的质量,电荷和自旋。

20世纪70年代,霍金开始了建立在爱因斯坦研究基础上的工作。他说,黑洞有温度,因为热的物体会失去热量,最终会蒸发并消失。然而量子力学定律说信息永远不会丢失,那么,一个物体进入黑洞时,它的所有信息会发生什么变化呢?

困难在于如果你把东西投入黑洞,它看起来消失了;如果黑洞自身也消失了,那么这个东西中的信息如何能够得到恢复?于是基于我们目前对黑洞的理解出现了一个悖论。

霍金想知道已经落入黑洞的物体发生了什么。 2015年,他声称黑洞实际上是“灰色”的。灰洞理论允许物质和能量在被释放回太空之前保持一段时间。他认为关于事件视界光线无法逃离的想法是有缺陷的。霍金的观点是试图从黑洞的核心中冲出来的光线就像被困在跑步机上一样。霍金教授在2016年发表了他的关于“信息悖论”的第一篇论文时表示:“我认为,这些信息不是像人们想象的那样储存在黑洞的内部,而是在它的边界-事件视界上。”

物理学家相信:虽然落入黑洞的粒子可能已经消失,它们的信息会继续停留在量子粒子的“软毛”边缘。这个就好像我们的鼻毛捕获灰尘的方式。当一个粒子进入黑洞时,它会向黑洞中添加一个软光子。因此它给黑洞增加了软毛。

在这篇题目为《黑洞熵和软毛》的新论文中,霍金和他的同事们发现,如果一个物体被扔进一个黑洞,它的熵就会发生变化。研究显示至少可以保留一些信息。把物体扔进黑洞,黑洞的温度应该改变。任何有温度的物体也都有熵。熵的属性也是如此,这是对物体内部无序的一种衡量标准,它越无序就会越来越热。 。

物理学家,包括剑桥的Sasha Haco和哈佛大学的Andrew Strominger,他们认为黑洞的熵可能是由围绕黑洞事件视界的光子记录下来的,在这个点上光线无法逃脱强烈的引力。他们把发光的光子称为“软毛”。

这篇论文想要表明“软毛”可以解释熵,光子确实在做正确的事情。然而这不是信息悖论的终结。研究人员现在必须探索的未知领域是,与熵相关的信息如何物理地存储在光子中,以及当它蒸发时该信息是如何从黑洞中释放出的。

如果我把东西扔进去,储存在黑洞视界上的所有信息都是什么?这是我们需要解决信息悖论的东西,如果只存储了一半,或者99%,那还不够,你还没有解决信息悖论的问题。现在的研究是一个进步,但绝对不是完整的答案。

为什么被黑洞吸进的东西会消失??

黑洞
黑洞是密度超大的星球,吸纳一切,光也逃不了.
(现在有科学家分析,宇宙中不存在黑洞,这需要进一步的证明,但是我们在学术上可以存在不同的意见)
首先,对黑洞进行一下形象的说明:
黑洞有巨大的引力,连光都被它吸引.黑洞中隐匿着巨大的引力场,这种引力大到任何东西,甚至连光,都难逃黑洞的手掌心。黑洞不让任何其边界以内的任何事物被外界看见,这就是这种物体被称为“黑洞”的缘故。我们无法通过光的反射来观察它,只能通过受其影响的周围物体来间接了解黑洞。据猜测,黑洞是死亡恒星或爆炸气团的剩余物,是在特殊的大质量超巨星坍塌收缩时产生的。
再从物理学观点来解释一下:
黑洞其实也是个星球(类似星球),只不过它的密度非常非常大, 靠近它的物体都被它的引力所约束(就好像人在地球上没有飞走一样),不管用多大的速度都无法脱离。对于地球来说,以第二宇宙速度(11.2km/s)来飞行就可以逃离地球,但是对于黑洞来说,它的第三宇宙速度之大,竟然超越了光速,所以连光都跑不出来,于是射进去的光没有反射回来,我们的眼睛就看不到任何东西,只是黑色一片。
因为黑洞是不可见的,所以有人一直置疑,黑洞是否真的存在。如果真的存在,它们到底在哪里?
黑洞的产生过程类似于中子星的产生过程;恒星的核心在自身重量的作用下迅速地收缩,发生强力爆炸。当核心中所有的物质都变成中子时收缩过程立即停止,被压缩成一个密实的星球。但在黑洞情况下,由于恒星核心的质量大到使收缩过程无休止地进行下去,中子本身在挤压引力自身的吸引下被碾为粉末,剩下来的是一个密度高到难以想象的物质。任何靠近它的物体都会被它吸进去,黑洞就变得像真空吸尘器一样
为了理解黑洞的动力学和理解它们是怎样使内部的所有事物逃不出边界,我们需要讨论广义相对论。广义相对论是爱因斯坦创建的引力学说,适用于行星、恒星,也适用于黑洞。爱因斯坦在1916年提出来的这一学说,说明空间和时间是怎样因大质量物体的存在而发生畸变。简言之,广义相对论说物质弯曲了空间,而空间的弯曲又反过来影响穿越空间的物体的运动。
让我们看一看爱因斯坦的模型是怎样工作的。首先,考虑时间(空间的三维是长、宽、高)是现实世界中的第四维(虽然难于在平常的三个方向之外再画出一个方向,但我们可以尽力去想象)。其次,考虑时空是一张巨大的绷紧了的体操表演用的弹簧床的床面。
爱因斯坦的学说认为质量使时空弯曲。我们不妨在弹簧床的床面上放一块大石头来说明这一情景:石头的重量使得绷紧了的床面稍微下沉了一些,虽然弹簧床面基本上仍旧是平整的,但其中央仍稍有下凹。如果在弹簧床中央放置更多的石块,则将产生更大的效果,使床面下沉得更多。事实上,石头越多,弹簧床面弯曲得越厉害。
同样的道理,宇宙中的大质量物体会使宇宙结构发生畸变。正如10块石头比1块石头使弹簧床面弯曲得更厉害一样,质量比太阳大得多的天体比等于或小于一个太阳质量的天体使空间弯曲得厉害得多。
如果一个网球在一张绷紧了的平坦的弹簧床上滚动,它将沿直线前进。反之,如果它经过一个下凹的地方 ,则它的路径呈弧形。同理,天体穿行时空的平坦区域时继续沿直线前进,而那些穿越弯曲区域的天体将沿弯曲的轨迹前进。
现在再来看看黑洞对于其周围的时空区域的影响。设想在弹簧床面上放置一块质量非常大的石头代表密度极大的黑洞。自然,石头将大大地影响床面,不仅会使其表面弯曲下陷,还可能使床面发生断裂。类似的情形同样可以宇宙出现,若宇宙中存在黑洞,则该处的宇宙结构将被撕裂。这种时空结构的破裂叫做时空的奇异性或奇点。
现在我们来看看为什么任何东西都不能从黑洞逃逸出去。正如一个滚过弹簧床面的网球,会掉进大石头形成的深洞一样,一个经过黑洞的物体也会被其引力陷阱所捕获。而且,若要挽救运气不佳的物体需要无穷大的能量。
我们已经说过,没有任何能进入黑洞而再逃离它的东西。但科学家认为黑洞会缓慢地释放其能量。著名的英国物理学家霍金在1974年证明黑洞有一个不为零的温度,有一个比其周围环境要高一些的温度。依照物理学原理,一切比其周围温度高的物体都要释放出热量,同样黑洞也不例外。一个黑洞会持续几百万万亿年散发能量,黑洞释放能量称为:霍金辐射。黑洞散尽所有能量就会消失。
处于时间与空间之间的黑洞,使时间放慢脚步,使空间变得有弹性,同时吞进所有经过它的一切。1969年,美国物理学家约翰 阿提 惠勒将这种贪得无厌的空间命名为“黑洞”。
我们都知道因为黑洞不能反射光,所以看不见。在我们的脑海中黑洞可能是遥远而又漆黑的。但英国著名物理学家霍金认为黑洞并不如大多数人想象中那样黑。通过科学家的观测,黑洞周围存在辐射,而且很可能来自于黑洞,也就是说,黑洞可能并没有想象中那样黑。霍金指出黑洞的放射性物质来源是一种实粒子,这些粒子在太空中成对产生,不遵从通常的物理定律。而且这些粒子发生碰撞后,有的就会消失在茫茫太空中。一般说来,可能直到这些粒子消失时,我们都未曾有机会看到它们。
霍金还指出,黑洞产生的同时,实粒子就会相应成对出现。其中一个实粒子会被吸进黑洞中,另一个则会逃逸,一束逃逸的实粒子看起来就像光子一样。对观察者而言,看到逃逸的实粒子就感觉是看到来自黑洞中的射线一样。
所以,引用霍金的话就是“黑洞并没有想象中的那样黑”,它实际上还发散出大量的光子。
根据爱因斯坦的能量与质量守恒定律。当物体失去能量时,同时也会失去质量。黑洞同样遵从能量与质量守恒定律,当黑洞失去能量时,黑洞也就不存在了。霍金预言,黑洞消失的一瞬间会产生剧烈的爆炸,释放出的能量相当于数百万颗氢弹的能量。
但你不要满怀期望地抬起头,以为会看到一场烟花表演。事实上,黑洞爆炸后,释放的能量非常大,很有可能对身体是有害的。而且,能量释放的时间也非常长,有的会超过100亿至200亿年,比我们宇宙的历史还长,而彻底散尽能量则需要数万亿年的时间
“黑洞”很容易让人望文生义地想象成一个“大黑窟窿”,其实不然。所谓“黑洞”,就是这样一种天体:它的引力场是如此之强,就连光也不能逃脱出来。
根据广义相对论,引力场将使时空弯曲。当恒星的体积很大时,它的引力场对时空几乎没什么影响,从恒星表面上某一点发的光可以朝任何方向沿直线射出。而恒星的半径越小,它对周围的时空弯曲作用就越大,朝某些角度发出的光就将沿弯曲空间返回恒星表面。
等恒星的半径小于一特定值(天文学上叫“施瓦西半径”)时,就连垂直表面发射的光都被捕获了。到这时,恒星就变成了黑洞。说它“黑”,是指任何物质一旦掉进去,就再不能逃出,包括光。实际上黑洞真正是“隐形”的,等一会儿我们会讲到。
那么,黑洞是怎样形成的呢?其实,跟白矮星和中子星一样,黑洞很可能也是由恒星演化而来的。
当一颗恒星衰老时,它的热核反应已经耗尽了中心的燃料(氢),由中心产生的能量已经不多了。这样,它再也没有足够的力量来承担起外壳巨大的重量。所以在外壳的重压之下,核心开始坍缩,直到最后形成体积小、密度大的星体,重新有能力与压力平衡。
质量小一些的恒星主要演化成白矮星,质量比较大的恒星则有可能形成中子星。而根据科学家的计算,中子星的总质量不能大于三倍太阳的质量。如果超过了这个值,那么将再没有什么力能与自身重力相抗衡了,从而引发另一次大坍缩。
这次,根据科学家的猜想,物质将不可阻挡地向着中心点进军,直至成为一个体积很小、密度趋向很大。而当它的半径一旦收缩到一定程度(一定小于史瓦西半径),正象我们上面介绍的那样,巨大的引力就使得即使光也无法向外射出,从而切断了恒星与外界的一切联系——“黑洞”诞生了。
与别的天体相比,黑洞是显得太特殊了。例如,黑洞有“隐身术”,人们无法直接观察到它,连科学家都只能对它内部结构提出各种猜想。那么,黑洞是怎么把自己隐藏起来的呢?答案就是——弯曲的空间。我们都知道,光是沿直线传播的。这是一个最基本的常识。可是根据广义相对论,空间会在引力场作用下弯曲。这时候,光虽然仍然沿任意两点间的最短距离传播,但走的已经不是直线,而是曲线。形象地讲,好像光本来是要走直线的,只不过强大的引力把它拉得偏离了原来的方向。
在地球上,由于引力场作用很小,这种弯曲是微乎其微的。而在黑洞周围,空间的这种变形非常大。这样,即使是被黑洞挡着的恒星发出的光,虽然有一部分会落入黑洞中消失,可另一部分光线会通过弯曲的空间中绕过黑洞而到达地球。所以,我们可以毫不费力地观察到黑洞背面的星空,就像黑洞不存在一样,这就是黑洞的隐身术。
更有趣的是,有些恒星不仅是朝着地球发出的光能直接到达地球,它朝其它方向发射的光也可能被附近的黑洞的强引力折射而能到达地球。这样我们不仅能看见这颗恒星的“脸”,还同时看到它的侧面、甚至后背!
“黑洞”无疑是本世纪最具有挑战性、也最让人激动的天文学说之一。许多科学家正在为揭开它的神秘面纱而辛勤工作着,新的理论也不断地提出。不过,这些当代天体物理学的最新成果不是在这里三言两语能说清楚的。有兴趣的朋友可以去参考专门的论著。
按组成来划分,黑洞可以分为两大类。一是暗能量黑洞,二是物理黑洞。暗能量黑洞主要由高速旋转的巨大的暗能量组成,它内部没有巨大的质量。巨大的暗能量以接近光速的速度旋转,其内部产生巨大的负压以吞噬物体,从而形成黑洞,详情请看宇“宙黑洞论”。暗能量黑洞是星系形成的基础,也是星团、星系团形成的基础。物理黑洞由一颗或多颗天体坍缩形成,具有巨大的质量。当一个物理黑洞的质量等于或大于一个星系的质量时,我们称之为奇点黑洞。暗能量黑洞的体积很大,可以有太阳系那般大。但物理黑洞的体积却非常小,它可以缩小到一个奇点。
黑洞吸积
Ramesh Narayan、Eliot Quartaer 文 Shea 译
黑洞通常是因为它们聚拢周围的气体产生辐射而被发现的,这一过程被称为吸积。高温气体辐射热能的效率会严重影响吸积流的几何与动力学特性。目前观测到了辐射效率较高的薄盘以及辐射效率较低的厚盘。当吸积气体接近中央黑洞时,它们产生的辐射对黑洞的自转以及视界的存在极为敏感。对吸积黑洞光度和光谱的分析为旋转黑洞和视界的存在提供了强有力的证据。数值模拟也显示吸积黑洞经常出现相对论喷流也部分是由黑洞的自转所驱动的。
天体物理学家用“吸积”这个词来描述物质向中央引力体或者是中央延展物质系统的流动。吸积是天体物理中最普遍的过程之一,而且也正是因为吸积才形成了我们周围许多常见的结构。在宇宙早期,当气体朝由暗物质造成的引力势阱中心流动时形成了星系。即使到了今天,恒星依然是由气体云在其自身引力作用下坍缩碎裂,进而通过吸积周围气体而形成的。行星——包括地球——也是在新形成的恒星周围通过气体和岩石的聚集而形成的。但是当中央天体是一个黑洞时,吸积就会展现出它最为壮观的一面。
然而黑洞并不是什么都吸收的,它也往外边散发质子.
爆炸的黑洞
黑洞会发出耀眼的光芒,体积会缩小,甚至会爆炸。当英国物理学家史迪芬·霍金于1974年做此语言时,整个科学界为之震动。黑洞曾被认为是宇宙最终的沉淀所:没有什么可以逃出黑洞,它们吞噬了气体和星体,质量增大,因而洞的体积只会增大,霍金的理论是受灵感支配的思维的飞跃,他结合了广义相对论和量子理论。他发现黑洞周围的引力场释放出能量,同时消耗黑洞的能量和质量,这种“霍金辐射”对大多数黑洞来说可以忽略不计,而小黑洞则以极高的速度辐射能量,直到黑洞的爆炸。
奇妙的萎缩的黑洞
当一个粒子从黑洞逃逸而没有偿还它借来的能量,黑洞就会从它的引力场中丧失同样数量的能量,而爱因斯坦的公式E=mc^2表明,能量的损失会导致质量的损失。因此,黑洞将变轻变小。
沸腾直至毁灭
所有的黑洞都会蒸发,只不过大的黑洞沸腾得较慢,它们的辐射非常微弱,因此另人难以觉察。但是随着黑洞逐渐变小,这个过程会加速,以至最终失控。黑洞委琐时,引力并也会变陡,产生更多的逃逸粒子,从黑洞中掠夺的能量和质量也就越多。黑洞委琐的越来越快,促使蒸发的速度变得越来越快,周围的光环变得更亮、更热,当温度达到10^15℃时,黑洞就会在爆炸中毁灭。
关于黑洞的文章:
自古以来,人类便一直梦想飞上蓝天,可没人知道在湛蓝的天幕之外还有一个硕大的黑色空间。在这个空间有光,有水,有生命。我们美丽的地球也是其中的一员。虽然宇宙是如此绚烂多彩,但在这里也同样是危机四伏的。小行星,红巨星,超新星大爆炸,黑洞……
黑洞,顾名思义就是看不见的具有超强吸引力的物质。自从爱因斯坦和霍金通过猜测并进行理论推导出有这样一种物质之后,科学家们就在不断的探寻,求索,以避免我们的星球被毁灭。
也许你会问,黑洞与地球毁灭有什么关系?让我告诉你,这可大有联系,待你了解他之后就会明白。
黑洞,实际上是一团质量很大的物质,其引力极大(仡今为止还未发现有比它引力更大的物质),形成一个深井。它是由质量和密度极大的恒星不断坍缩而形成的,当恒星内部的物质核心发生极不稳定变化之后会形成一个称为“奇点”的孤立点(有关细节请查阅爱因斯坦的广义相对论)。他会将一切进入视界的物质吸入,任何东西不能从那里逃脱出来(包括光)。他没有具体形状,也无法看见它,只能根据周围行星的走向来判断它的存在。也许你会因为它的神秘莫测而吓的大叫起来,但实际上根本用不着过分担心,虽然它有强大的吸引力但与此同时这也是判断它位置的一个重要证据,就算它对距地球极近的物质产生影响时,我们也还有足够的时间挽救,因为那时它的“正式边界”还离我们很远。况且,恒星坍缩后大部分都会成为中子星或白矮星。但这并不意味着我们就可以放松警惕了(谁知道下一刻被吸入的会不会是我们呢?),这也是人类研究它的原因之一。
我们已经了解了他可怕的吸引力,但没人清楚被吸入后会是怎样的一片景象。对此,学者、科学家们也是莫衷一是,众说纷纭的。有人认为,被他吸入的物质会被毁灭。有的人则认为,黑洞是通往另一宇宙空间的通道。到底被吸入之后会如何我们也不得而知,也许只有那些被吸进去的物质才了解吧!
黑洞只是宇宙千千万万奥秘中的一员,但我们探求它的小部分秘密就不知花费了多少时间,一代人的力量是有限的,但千百万代人的力量汇聚在一起就一定会成功,相信我们以及我们的后代在不久的将来会将黑洞以至整个宇宙的奥秘完全探求出来。
恒星,白矮星,中子星,夸克星,黑洞是依次的五个密度当量星体,密度最小的当然是恒星,黑洞是物质的终极形态,黑洞之后就会发生宇宙大爆炸,能量释放出去后,又进入一个新的循环.
另外黑洞在网络中指电子邮件消息丢失或Usenet公告消失的地方。
黑洞这一术语是不久以前才出现的。它是1969年美国科学家约翰·惠勒为形象描述至少可回溯到200年前的这个思想时所杜撰的名字。那时候,共有两种光理论:一种是牛顿赞成的光的微粒说;另一种是光的波动说。我们现在知道,实际上这两者都是正确的。由于量子力学的波粒二象性,光既可认为是波,也可认为是粒子。在光的波动说中,不清楚光对引力如何响应。但是如果光是由粒子组成的,人们可以预料,它们正如同炮弹、火箭和行星那样受引力的影响。起先人们以为,光粒子无限快地运动,所以引力不可能使之慢下来,但是罗麦关于光速度有限的发现表明引力对之可有重要效应。
1783年,剑桥的学监约翰·米歇尔在这个假定的基础上,在《伦敦皇家学会哲学学报》上发表了一篇文章。他指出,一个质量足够大并足够紧致的恒星会有如此强大的引力场,以致于连光线都不能逃逸——任何从恒星表面发出的光,还没到达远处即会被恒星的引力吸引回来。米歇尔暗示,可能存在大量这样的恒星,虽然会由于从它们那里发出的光不会到达我们这儿而使我们不能看到它们,但我们仍然可以感到它们的引力的吸引作用。这正是我们现在称为黑洞的物体。它是名符其实的——在空间中的黑的空洞。几年之后,法国科学家拉普拉斯侯爵显然独自提出和米歇尔类似的观念。非常有趣的是,拉普拉斯只将此观点纳入他的《世界系统》一书的第一版和第二版中,而在以后的版本中将其删去,可能他认为这是一个愚蠢的观念。(此外,光的微粒说在19世纪变得不时髦了;似乎一切都可以以波动理论来解释,而按照波动理论,不清楚光究竟是否受到引力的影响。)
事实上,因为光速是固定的,所以,在牛顿引力论中将光类似炮弹那样处理实在很不协调。(从地面发射上天的炮弹由于引力而减速,最后停止上升并折回地面;然而,一个光子必须以不变的速度继续向上,那么牛顿引力对于光如何发生影响呢?)直到1915年爱因斯坦提出广义相对论之前,一直没有关于引力如何影响光的协调的理论。甚至又过了很长时间,这个理论对大质量恒星的含意才被理解。
为了理解黑洞是如何形成的,我们首先需要理解一个恒星的生命周期。起初,大量的气体(大部分为氢)受自身的引力吸引,而开始向自身坍缩而形成恒星。当它收缩时,气体原子相互越来越频繁地以越来越大的速度碰撞——气体的温度上升。最后,气体变得如此之热,以至于当氢原子碰撞时,它们不再弹开而是聚合形成氦。如同一个受控氢弹爆炸,反应中释放出来的热使得恒星发光。这增添的热又使气体的压力升高,直到它足以平衡引力的吸引,这时气体停止收缩。这有一点像气球——内部气压试图使气球膨胀,橡皮的张力试图使气球缩小,它们之间存在一个平衡。从核反应发出的热和引力吸引的平衡,使恒星在很长时间内维持这种平衡。然而,最终恒星会耗尽了它的氢和其他核燃料。貌似大谬,其实不然的是,恒星初始的燃料越多,它则燃尽得越快。这是因为恒星的质量越大,它就必须越热才足以抵抗引力。而它越热,它的燃料就被用得越快。我们的太阳大概足够再燃烧50多亿年,但是质量更大的恒星可以在1亿年这么短的时间内用尽其燃料, 这个时间尺度比宇宙的年龄短得多了。当恒星耗尽了燃料,它开始变冷并开始收缩。随后发生的情况只有等到本世纪20年代末才初次被人们理解。
1928年,一位印度研究生——萨拉玛尼安·强德拉塞卡——乘船来英国剑桥跟英国天文学家阿瑟·爱丁顿爵士(一位广义相对论家)学习。(据记载,在本世纪20年代初有一位记者告诉爱丁顿,说他听说世界上只有三个人能理解广义相对论,爱丁顿停了一下,然后回答:“我正在想这第三个人是谁”。)在他从印度来英的旅途中,强德拉塞卡算出在耗尽所有燃料之后,多大的恒星可以继续对抗自己的引力而维持自己。这个思想是说:当恒星变小时,物质粒子靠得非常近,而按照泡利不相容原理,它们必须有非常不同的速度。这使得它们互相散开并企图使恒星膨胀。一颗恒星可因引力作用和不相容原理引起的排斥力达到平衡而保持其半径不变,正如在它的生命的早期引力被热所平衡一样。
然而,强德拉塞卡意识到,不相容原理所能提供的排斥力有一个极限。恒星中的粒子的最大速度差被相对论限制为光速。这意味着,恒星变得足够紧致之时,由不相容原理引起的排斥力就会比引力的作用小。强德拉塞卡计算出;一个大约为太阳质量一倍半的冷的恒星不能支持自身以抵抗自己的引力。(这质量现在称为强德拉塞卡极限。)苏联科学家列夫·达维多维奇·兰道几乎在同时也得到了类似的发现。
这对大质量恒星的最终归宿具有重大的意义。如果一颗恒星的质量比强德拉塞卡极限小,它最后会停止收缩并终于变成一颗半径为几千英哩和密度为每立方英寸几百吨的“白矮星”。白矮星是它物质中电子之间的不相容原理排斥力所支持的。我们观察到大量这样的白矮星。第一颗被观察到的是绕着夜空中最亮的恒星——天狼星转动的那一颗。
兰道指出,对于恒星还存在另一可能的终态。其极限质量大约也为太阳质量的一倍或二倍,但是其体积甚至比白矮星还小得多。这些恒星是由中子和质子之间,而不是电子之间的不相容原理排斥力所支持。所以它们被叫做中子星。它们的半径只有10英哩左右,密度为每立方英寸几亿吨。在中子星被第一次预言时,并没有任何方法去观察它。实际上,很久以后它们才被观察到。
另一方面,质量比强德拉塞卡极限还大的恒星在耗尽其燃料时,会出现一个很大的问题:在某种情形下,它们会爆炸或抛出足够的物质,使自己的质量减少到极限之下,以避免灾难性的引力坍缩。但是很难令人相信,不管恒星有多大,这总会发生。怎么知道它必须损失重量呢?即使每个恒星都设法失去足够多的重量以避免坍缩,如果你把更多的质量加在白矮星或中子星上,使之超过极限将会发生什么?它会坍缩到无限密度吗?爱丁顿为此感到震惊,他拒绝相信强德拉塞卡的结果。爱丁顿认为,一颗恒星不可能坍缩成一点。这是大多数科学家的观点:爱因斯坦自己写了一篇论文,宣布恒星的体积不会收缩为零。其他科学家,尤其是他以前的老师、恒星结构的主要权威——爱丁顿的敌意使强德拉塞卡抛弃了这方面的工作,转去研究诸如恒星团运动等其他天文学问题。然而,他获得1983年诺贝尔奖,至少部分原因在于他早年所做的关于冷恒星的质量极限的工作。
强德拉塞卡指出,不相容原理不能够阻止质量大于强德拉塞卡极限的恒星发生坍缩。但是,根据广义相对论,这样的恒星会发生什么情况呢?这个问题被一位年轻的美国人罗伯特·奥本海默于1939年首次解决。然而,他所获得的结果表明,用当时的望远镜去观察不会再有任何结果。以后,因第二次世界大战的干扰,奥本海默本人非常密切地卷入到原子弹计划中去。战后,由于大部分科学家被吸引到原子和原子核尺度的物理中去,因而引力坍缩的问题被大部分人忘记了。但在本世纪60年代,现代技术的应
图6.1用使得天文观测范围和数量大大增加, 重新激起人们对天文学和宇
宙学的大尺度问题的兴趣。奥本海默的工作被重新发现,并被一些人推广。
现在,我们从奥本海默的工作中得到一幅这样的图象:恒星的引力场改变了光线的路径,使之和原先没有恒星情况下的路径不一样。光锥是表示光线从其顶端发出后在空间——时间里传播的轨道。光锥在恒星表面附近稍微向内偏折,在日食时观察远处恒星发出的光线,可以看到这种偏折现象。当该恒星收缩时,其表面的引力场变得很强,光线向内偏折得更多,从而使得光线从恒星逃逸变得更为困难。对于在远处的观察者而言,光线变得更黯淡更红。最后,当这恒星收缩到某一临界半径时,表面的引力场变得如此之强,使得光锥向内偏折得这么多,以至于光线再也逃逸不出去(图6.1) 。根据相对论,没有东西会走得比光还快。这样,如果光都逃逸不出来,其他东西更不可能逃逸,都会被引力拉回去。也就是说,存在一个事件的集合或空间——时间区域,光或任何东西都不可能从该区域逃逸而到达远处的观察者。现在我们将这区域称作黑洞,将其边界称作事件视界,它和刚好不能从黑洞逃逸的光线的轨迹相重合。
当你观察一个恒星坍缩并形成黑洞时,为了理解你所看到的情况,切记在相对论中没有绝对时间。每个观测者都有自己的时间测量。由于恒星的引力场,在恒星上某人的时间将和在远处某人的时间不同。假定在坍缩星表面有一无畏的航天员和恒星一起向内坍缩,按照他的表,每一秒钟发一信号到一个绕着该恒星转动的空间飞船上去。在他的表的某一时刻,譬如11点钟,恒星刚好收缩到它的临界半径,此时引力场强到没有任何东西可以逃逸出去,他的信号再也不能传到空间飞船了。当11点到达时,他在空间飞船中的伙伴发现,航天员发来的一串信号的时间间隔越变越长。但是这个效应在10点59分59秒之前是非常微小的。在收到10点59分58秒和10点59分59秒发出的两个信号之间,他们只需等待比一秒钟稍长一点的时间,然而他们必须为11点发出的信号等待无限长的时间。按照航天员的手表,光波是在10点59分59秒和11点之间由恒星表面发出;从空间飞船上看,那光波被散开到无限长的时间间隔里。在空间飞船上收到这一串光波的时间间隔变得越来越长,所以恒星来的光显得越来越红、越来越淡,最后,该恒星变得如此之朦胧,以至于从空间飞船上再也看不见它,所余下的只是空间中的一个黑洞。然而,此恒星继续以同样的引力作用到空间飞船上,使飞船继续绕着所形成的黑洞旋转。
但是由于以下的问题,使得上述情景不是完全现实的。你离开恒星越远则引力越弱,所以作用在这位无畏的航天员脚上的引力总比作用到他头上的大。在恒星还未收缩到临界半径而形成事件视界之前,这力的差就已经将我们的航天员拉成意大利面条那样,甚至将他撕裂!然而,我们相信,在宇宙中存在质量大得多的天体,譬如星系的中心区域,它们遭受到引力坍缩而产生黑洞;一位在这样的物体上面的航天员在黑洞形成之前不会被撕开。事实上,当他到达临界半径时,不会有任何异样的感觉

为什么霍金曾说黑洞不存在?什么是信息丢失悖论?

“身处周遭如一口深井,我不知道黑洞的井底通向哪里,只知道前方的征途是星辰和太阳。”——村上春树


今天我们就聊一下关于黑洞的一些常见的问题,从浅至深,希望一文可以让你读懂和理解黑洞。


什么是黑洞?


我们关于黑洞定义一开始其实很简单,主要说的就是一个任何物质、甚至是光都无法逃脱的空间区域,这个空间区域就是黑洞,而这个区域的边缘称之为“事件视界”,任何物质或者信息落入视界面就会掉入黑洞的中心,永远都无法逃脱,也就是说这个视界面里面和外面的信息是完全断开的,我们不可能知道里面发生了什么,里面的东西也永远出不来。

但是霍金又根据真空中的量子涨落提出了黑洞辐射的理论,认为黑洞在缓慢的向外释放能量,并损失质量,那么等一个黑洞完全消失了,那么之前落入黑洞的所有物质的信息就会全部丢失,这就是黑洞信息丢失悖论,与量子力学所认为的信息守恒不符。

霍金随即就提出(这是他猜的,并没有被证实),黑洞和外界的信息只是短暂断开的,称为“表观视界”,这个“表观视界”在未来会消失,之前困在黑洞里的信息并不会丢失,还会重新回到宇宙中,但这个暂时性地隔绝可能不宇宙的年龄还要长,也就是说完全断开和暂时断开的差别是无法被观察到的。我个人觉得霍金在胡扯!


黑洞有多大?


我们可以将黑洞想象成一个球体,它的直径与黑洞的质量成正比,也就是一开始形成黑洞的质量或者后来落入黑洞的质量越多,黑洞体积就越大。但是与同质量的天体相比,黑洞还是很小的。这是因为黑洞已经在巨大的引力下把自己的质量已经压缩到了一个非常小的体积,例如:一个质量与地球相当的黑洞,其半径只有几毫米,而地球的半径大约是同质量黑洞的10亿倍。

黑洞的半径被称为史瓦西半径,以卡尔·史瓦西的名字命名。因为卡尔·史瓦西首先提出了黑洞作为爱因斯坦广义相对论的解。但是不要忘了宇宙中存在上百亿倍太阳质量的黑洞,这些黑洞的体积依然很大。


落入视界面发生什么?


靠近一颗黑洞,我们就看到背景星光被严重的扭曲,但是如果这颗黑洞所在的背景区域没有任何星光,那么我们在靠近黑洞、甚至是穿越视界面的时候不会看到周围环境的任何变化,你甚至不知道你在下落,在做加速运动或者是受到了引力的影响。这是因为爱因斯坦等效原理的一个推论。

我们无法区分平坦空间中的加速度和导致空间曲率的引力场之间的区别,由于黑洞背景也没有星光,都是黑乎乎的一片,我们甚至找不到一个参考系能告诉我们在加速下落。

然而,一个远离黑洞的观察者如果看到有人掉入黑洞,就会注意到这个人离视界面越近,移动的速度就越慢。因为靠近黑洞视界面的时间比远离黑洞视界的时间要慢得多。但是对于掉入黑洞的人会在很短的时间内穿过视界面。

还有一点就是,落入黑洞的人在视界面上的体验取决于引力场潮汐力的大小。视界面上的潮汐力与黑洞质量的平方成反比。也就是黑洞的质量越大,潮汐力就越小。如果黑洞的质量足够大,并不会对我们产生任何影响,我们可以安全的穿过视界面,如果潮汐力足够大,头和脚就会感受到巨大的引力差,我们身体就会被拉伸,物理学上的专业术语是“意大利面化”。


黑洞里面是什么?


没有人知道这个问题,但可以几乎肯定的是黑洞里面的东西绝不是我们见过的任何物质形态。广义相对论语言,在黑洞内部有一个奇点,一个引力变得无穷大的点,一旦任何物体穿越视界面都会迅速的撞上奇点,但是广义相对论并不能告诉我们奇点是什么,而且广义相对论也在奇点出崩溃,也就是说并不适用与理解这样的问题。

我们需要的是一个量子引力理论,一般认为,这个理论会用别的东西来代替奇点。


黑洞是如何形成的?


我们知道黑洞可能会以四种不同的方式形成。最容易理解的是恒星坍缩型黑洞。一个质量足够大的恒星在核聚变停止后就会坍缩形成一个黑洞,因为当聚变产生的辐射压力停止时,物质就会开始向自身的引力中心下落,密度越来越大,最终没有任何东西可以克服恒星表面的引力,这样一个黑洞就被创造出来了。这些黑洞被称为“恒星质量黑洞”,是最常见的黑洞。

下一个常见的黑洞类型是“超大质量黑洞”,它通常位于星系的中心,其质量大约是太阳质量黑洞的数十亿倍到数百亿倍。准确的说,这些超大质量黑洞的形成目前还不完全清楚。但我们一般认为它们最初是一个质量不叫小的恒星质量黑洞,在恒星和黑洞比较稠密的星系中心,通过互相合并以及吞噬了其他恒星不断成长成超大质量黑洞的。

更有争议的观点是原始黑洞,它们很可能是在早期宇宙中大密度波动下形成的。虽然这有可能,但目前很难找到一个既可以产生原始黑洞,又不会形成太多原始黑洞的模型。

最后是一个非常具有推测性的黑洞,那就是在大型强子对撞机中可以产生类似于希格斯玻色子质量的微小黑洞。这种情况只有在我们的宇宙存在额外维度时才有效。但目前我们并没有发现额外的维度。


我们如何知道黑洞的存在?


关于黑洞从理论到现实,我们有很多的观测证据,起初我们是通过引力作用发现黑洞的。例如在银河系中心,我们就发现了大量恒星在绕一个不发光的点高速运转,根据引力定理就可以知道这个中心点质量得有几百万倍的太阳质量。

像宇宙中一些星系中心更大质量的黑洞,由于其异常活跃,还会产生一些可观测的光学效应,例如:黑洞吸积物质后会在吸积盘辐射出X射线,还会再中心形成明显的射电源。我们正是利用黑洞的这些性质获得了有史以来第一张黑洞照片。


为什么霍金曾经说黑洞不存在?


这句话有点断章取义了,其实霍金想表达的意思不在这,黑洞是真实存在的。他想说的是,他认为黑洞没有一个永恒的事件视界,而是有一个短暂的表观视界,为了解决黑洞信息丢失的问题。不过这就是他猜的。


黑洞是如何发出辐射,损失质量的?


黑洞是通过量子效应发出辐射的。需要注意的是,这是物质的量子效应,而不是引力的量子效应。量子力学认为真空不空,在极短时间内存在正反虚粒子对的产生和湮灭,并将能量归还给宇宙,但如果这种量子效应发生在黑洞视界面的边缘,那么其中一个虚粒子就会落入黑洞,而另外一个虚粒子就会从黑洞中窃取能量变为实粒子发生逃逸,并于附近的反实粒子发生湮灭释放能量。

黑洞发出的辐射最初是由斯蒂芬·霍金提出的,被称为“霍金辐射”。这种辐射的温度与黑洞的质量成反比,黑洞越小,辐射温度越高。对于我们目前所知的恒星和超大质量黑洞,其辐射温度远低于宇宙微波背景辐射的温度,因此无法根本就无法探测到这样的效应。毫不夸张的说,我们人类未来都可能无法验证霍金的这个说法。


什么是信息丢失悖论?


信息丢失悖论是由霍金辐射引起的。这种辐射是一个纯热的过程,这意味着除了有一个特定的温度外,辐射是完全随机的。而且这些辐射不包含任何关于黑洞形成,以及之前落入黑洞物体的任何信息,但是当黑洞发出辐射时,它会失去质量并且逐渐收缩。最终,黑洞将完全转化为随机辐射。也就是关于黑洞之前如何形成,以及落入黑洞的物体的信息就会丢失,但量子力学不允许这样的情况出现。

因此,黑洞的蒸发与我们所知道的量子理论是不一致的,必须有所让步。必须以某种方式消除这种不一致性。大多数物理学家认为,解决的办法是霍金辐射必须以某种方式包含这些信息,或者这些信息可以以其他的方式逃离黑洞。


如何解决黑洞信息丢失问题?


这完全属于物理学的前沿问题,而且也是无法用科学去证伪的问题,人们曾提出过很多假设,例如:黑洞可能会有另外一个维度的白洞相连,从黑洞进入的物质信息会从白洞被吐出来;还有黑洞其实是一个虫洞的入口,连接着另外一个时空,物质信息也可以出来。这些完全超出了我们人类可验证和观测的范围和能力。目前看来,这些猜测都毫无意义。

而且霍金为了补自己这个坑,他提出黑洞其实有一种储存信息的方式,这种方式以前一直被人们忽视了。其实物质信息就储存在黑洞视界上,并能引起霍金辐射中粒子的微小移动。在这些微小的变化中,可能存在着关于正在消失的物质的信息。很玄乎,还是无法被证实。

以上就是关于黑洞的一些问题,目前我们可以确信黑洞的存在,我们能在宇宙中找到它们,也知道它们是如何形成的,最终又是如何消失的。但是,进入黑洞的信息的具体去向仍有待我们研究!

宇宙黑洞真的能让信息完全在宇宙中丢失吗?

这是霍金辐射的观点:黑洞可以使信息在宇宙中完全消失。这么说吧,爆炸看来是使物体消失了,但是其信息还是存在的。而黑洞里面完全颠覆了物理定律,一切法则在那里面完全失效。但是也有别的论点,认为黑洞可以使物体穿梭到别的地点,可以用来穿梭时空。。。。。。总之人类没有到过黑洞,一切都依靠理性的物理猜想,不到最后一刻不能定下结论。如果非要说黑洞可以使物体消失,那么也是只是霍金提出的观点。

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