@ 2014.01.26 , 11:16

霍金称黑洞根本不存在,只存在灰洞

斯蒂芬·霍金有了一个新的令人费解的黑洞理论,这个怪异的宇宙物体再次给了霍金机会来巩固了他的声誉,以证明他是活在这世界上的最著名的科学家。他在 nature news 上发表了一篇文章推翻了自己的黑洞理论称由于找不到黑洞的边界,因此黑洞是不存在的。他提出了一个新的“灰洞”理论认为,物质和能量在被黑洞困住一段时间以后,又会被重新释放到宇宙中。为了使您不会陷入混乱,请阅读我们下面的解读:

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黑洞究竟是什么?

这真是一个好问题。根据理论物理学家所言,它们曾经是一块时空区域(组成宇宙的结构),由于渐渐聚集到一起,它们巨大的引力就产生了一种被称为事件视界东西,使得你无法从黑洞中看到任何东西,甚至连光都没办法从其中离开。然而在1974年,霍金将量子力学引入对于黑洞图片的研究中,引发了一场直到今天还在进行的争论。

量子理论有什么问题?

量子力学与物理学中的另一大理论—广义相对论,之间存在着一些分歧。因此很难确认两者在何种情况下是有意义的,例如在黑洞这个问题上就是如此。霍金将量子理论应用到黑洞的研究中,并且意识到黑洞并非会吸收所有的物质。相反,黑洞应该会排放少量的辐射,这使它们逐渐萎缩并最终消亡。

好的,因此黑洞并不是不朽的。那么问题在于?

霍金的辐射理论还认为,当一个黑洞消亡时,其中所有的物质都会随之消失,但这种观点却是量子理论所不能解释的。在量子物理学中,即使进入另外一个黑洞之中,关于原先黑洞消亡的信息是永远不会消失的。其他理论学家提出了新的理论,即信息可以通过类似蒸发的手段脱离黑洞,以此来解释之前的 “信息悖论”。起初,霍金并不赞同这种观点,直到30年后,他自己证明了这件事的可能性,并被迫承认了与另一个物理学家7年前的赌约。

这意味着现在所有人都赞同现有的黑洞理论?

但愿如此。在过去的18个月里,黑洞研究团体一直在竭力反对一种由信息悖论衍生出来的观点—防火墙悖论。由加州圣巴巴拉大学的 Joseph Polchinski 领导的一个团队提出了一个理论,离开黑洞会产生巨量的能量并在事件视界处制造一个火墙,并摧毁任何在其中的物质。这个理论打破了相对论关于穿过事件视界是平安无事的理论—这产生了一个悖论。

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这是量子理论与相对论之间的又一次对决!

事实确实如此。防火墙悖论意味着这两种理论有一种是错误的,所以物理学家们争先恐后地在两种理论间寻找一种不会产生火墙问题的平衡性的解释。现在霍金已经介入其中,并表示想要解决这个问题的办法,就是放弃那个让黑洞变得如此奇妙的东西—事件视界理论。

等一下…这是否意味着实际上你是可以从黑洞中逃脱的?

当然,想要从黑洞中逃脱你可能先要有能力以光速行驶。在本周早些时候,霍金在网上发布的文章中说道:“事件视界不存在并不意味着黑洞并不存在—从物理学的角度来说,光线是不可能无穷尽的传播的”。相反,黑洞表面存在一种“表观视界”,它可以吸收光线,但也会因为量子波动的原因导致形状发生变化,这便给光线的逃脱带来了可能性。

这两种视界真的那么不相同?

答案目前还不清楚。表观视界的观点并不是一个全新的观点,霍金以及牛津大学的Roger Penrose之前曾经运用广义相对论证明了这两个视界其实是相同的。在霍金最近的一篇论文中提到,运用量子力学可能可以揭示两者的不同。

那这是一个新的理论吗?

这么说其实不确切。这篇新论文主要是试图用这些观点来解决防火墙悖论的问题。将事件视界的概念消除自然也就没有了防火墙悖论。那么接下来人们通常会认为量子信息自然就会丢失,但是霍金表示事实并非如此。他认为,黑洞在视界以下部分的结构是混乱的,这使得我们很难去推断信息究竟是如何被释放出去的。换句话说,霍金认为信息的丢失,是一种几乎没有办法去解释的现象,但这并不意味着实际上信息被毁灭了。霍金在文中写道:“这就好像天气预报一样,我们没有办法预测超过一定天数之后的天气的情况。”

他是正确的吗?悖论被解决了?

霍金的论文很短,只有两页的文本,很难让人从中得到任何站得住脚的结论,但这已经引起了一些研究者的质疑。Polchinski说道:“目前尚不明确他期望周围的观察者观察到的现象。他的理论就好像用混乱墙的概念取代了防火墙的概念,但其实这两者可能就是同一种物质。”英国约克大学的Samuel Braunstein 之前也积极的参与了关于防火墙悖论的辩论之中,他对霍金的观点也不信服:“我真的没有看到任何证据可以证明他所谈论的东西里面并不包含防火墙的概念。”

假如霍金是正确的呢?

如果黑洞真如霍金所描述的那样,那将会在量子力学和广义相对论中得到更好的解释。Braunstein 说道:“我们可能会学到一些关于整个宇宙的简单结构真正有意义的新的物理学知识。”但他同时也指出,我们也很可能没有办法学到,因为霍金可能是错的。

霍金介意自己的理论是错误的吗?

每个人都讨厌犯错误,而霍金也不例外。在霍金70岁生日的时候,他接受《新科学家》采访时表示:信息被黑洞所摧毁,这一观点后来被证明是错误的,这被看作是他一生中“最大的错误”—至少在科学研究方面是的。本文译自 newscientist,由译者 老人爱怡 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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