@ 2016.06.03 , 16:06

每个字都认识系列:黑洞其实就是个全息图

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黑洞是令人费解的天体。在现实中,没有东西可以进入黑洞再返回,所以研究它们是极其困难的事情。因此,黑洞到底是由什么组成的以及是如何形成的一直是人们争论的议题。

虽然科学界都赞同黑洞一定有熵,或者它们的存在会违背热力学第二定律,但是关于这个熵的起源,以及如何计算它的值,大家尚没有一致的意见。现在,一家普朗克学会已经在计算熵的方面取得了进展,支持了所谓的全息假设。

理论物理学家雅各布贝肯斯坦和史蒂芬霍金都认为黑洞的熵跟它的面积成比例,而不是它的体积。这个观点于是衍生出黑洞“全息”假设。

这一假设认为一个三维图像可以用二维图像投射出来——就像全息图是二维的,但是看起来是三维的。

由于我们没办法透过黑洞表面去观察,因为任何经过它的物体都无法逃逸,甚至光也不行,研究团队使用了一种叫做圈量子引力(Loop Quantum Gravity,LQG)的理论研究法。

为了理解量子引力,我们要从普朗克长度说起。普朗克长度是有意义的最小可测长度,短于这个长度的时空是不连续的。我们这个维度的宇宙是用量子力学描述的。量子引力就是从量子力学的角度研究引力,和在普朗克长度的级别上理解引力的表现。

在发表在《物理评论快报》(Physical Review Letters)上的最新研究中,来自普朗克研究所量子光学部门的Daniele Pranzetti和他的同事们在黑洞上应用了一套新的LQG方程式。Pranzetti在新闻发布会上解释说:“我们得到了一个黑洞量子态的描述,它也可以描述连续物理学,也就是我们所熟知的时空物理学。”

正如Pranzetti所认为的,将黑洞当做一个连续的球体的话,黑洞也就可以被描述为一个浓缩物,即一坨有着相同属性的“原子”的集合。即使原子数量再多,我们只需研究其中一个的属性就可以了解它们的集体表现。

这些结果也支持了全息假设。所有的黑洞信息都可以在一个二维表面上找到,这将使得黑洞研究变得稍微简单一点。

本文译自 thescienceexplorer,由译者 许叔 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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