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          探索掉進黑洞會怎樣? 物理學兩大支柱對立面

           更新時間:2013-05-12 10:19

          探索掉進黑洞會怎樣? 物理學兩大支柱對立面
          探索掉進黑洞會怎樣? 物理學兩大支柱對立面

            信息悖論——掉進黑洞的物質會被擠壓到黑洞那無限致密的核心去,但它所攜帶的信息會怎樣呢?以下有兩種情景的解釋:

            信息消失(左):當黑洞蒸發后,它所攜帶的所有信息會隨之消失。根據量子效應,真空中充滿了粒子—反粒子對,二者互相關聯。通常情況下,粒子—反粒子對出現后瞬間即湮滅,但如果這對粒子和反粒子是出現在黑洞的事件視界,其中一個就會掉進黑洞,而另一個會以霍金輻射的形式向外發出。“遇難”粒子以負能量被吸入,黑洞由此而損失質量,如果沒有普通物質落進去,黑洞最終將蒸發殆盡。黑洞中心是一個無限小且無限致密的奇點,卻并不包含形成黑洞的物質信息。

            火墻(右):從黑洞輻射出來的所有粒子之間具有量子相關性,這些相關粒子攜帶著信息。輻射出的粒子與落入黑洞的粒子之間要打破關聯性,會釋放出巨大能量而在黑洞周圍形成一圈火墻。即使黑洞蒸發完之后,由于兩個粒子之間的關聯性,“逃逸”粒子也包含了“落難”粒子的所有信息。

            掉進黑洞的宇航員會被扯成碎片還是被燒焦?這一問題從2012年夏天起就成了理論物理學界的爭論焦點,圍繞相關主題發表的文章超過了40篇,至今沒有結論。因為它把物理學的兩大支柱——廣義相對論的等效原理和量子力學直接擺在了對立面。

            如果一個宇航員掉進了黑洞

            2012年3月,美國加利福尼亞大學圣芭芭拉分校卡弗里理論物理研究所的弦理論學家約瑟夫·普金斯基開始思考“自殺”的問題——以數學形式進行的思想實驗:如果一個宇航員掉進黑洞會發生什么情況?很顯然他會死,但究竟怎么個死法呢?

            按照當時公認的理論,最初他不會感到有任何特別,即使在他落到黑洞的事件視界時。事件視界是一個看不見的界限,在界限以內沒有任何東西能逃離黑洞的吸引。但最終,幾小時、幾天或幾個星期后,如果黑洞足夠大,他會開始覺察到拉著他腳的重力比拉著他頭的重力更強大,這種吸引力拖著他無情地向下落,重力差會迅速加大而將他撕裂,最終他的遺體會被扯得粉碎而落入黑洞那無限致密核心。

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