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黑洞信息丢失事件为什么怀疑万有引力?

2011-08-17 00:12:07 本文行家:莫刚

科学家们在黑洞物理学上提出了一个新的研究视角:他们通过研究后发现,黑洞存在信息丢失的事件,这个新发现为黑洞物理学的研究放开了新的一页。

黑洞存在信息丢失

黑洞不仅是宇宙中恐怖的天体,同时也是天体物理学中的难题。
黑洞不仅是宇宙中恐怖的天体,同时也是天体物理学中的难题。

近日,位于加拿大多伦多的约克大学天体物理学家塞缪尔布朗斯坦(Samuel Braunstein)教授和玛纳斯帕特雷(Manas Patra)博士在黑洞物理学上提出了一个新的研究视角:他们通过研究后发现,黑洞存在信息丢失的事件,这个新发现为黑洞物理学的研究放开了新的一页。这项研究已经出版在最新一期的《物理评论快报》期刊上,旨在利用量子力学的基本原理来描述黑洞出现信息丢失的行为。

时空卷曲

我们传统理论上认为,黑洞具有极为庞大的质量,而且结构紧凑,爱因斯坦将其描述为能在宇宙空间中造成时空卷曲的天体,而在这种程度上由于强大引力场导致的时空卷曲很难用三维空间的几何图形进行准确的描述,也超出了一般人的想象范围。

吸积范围

如果一个天体距离黑洞太近,进入黑洞的吸积范围,强大的引力使得任何物质包括光在内都不可能逃逸,也正是由于这一点,我们确定一个天体是不是黑洞,可以通过观测其周围的恒星或者可看见的物质是否出现异常行为,比如围绕着一个看不见的东西旋转。

重磅炸弹

而对黑洞这个新行为的发现,其影响力是将是革命性的,不仅在黑洞物理学上是颗重磅炸弹,同时也说明了万有引力可能未必是自然界的基本力。

量子信息论

据塞缪尔布朗斯坦教授介绍:我们所得出的结论并不需要对黑洞所造成的时空扭曲的问题上进行深入的细节探讨,而这个新发现可以认为,在宇宙空间中,时间、空间以及万有引力是一个更深层次理论上的新属性。这就相当于,从牛顿力学的万有引力定律发展到爱因斯坦的相对论中关于引力的解释,现在我们又将对引力的解释进行了进一步的提升,作为一种新兴的引力理论来源,其候选人极有可能是量子信息论。

黑洞蒸发

在此之前,著名的物理学家霍金也曾从量子引力理论出发,提出了黑洞会失去质量,产生黑洞蒸发,这就是霍金辐射理论。而霍金辐射理论,简单地说是根据海森堡的不确定性原理,在真空中存在着正反粒子对,由于正反粒子相互湮灭,所以原有的平衡保持着。而如果正反粒子对正好出现在黑洞边上呢,在黑洞引力的作用下,其中的一个粒子被拆开,落入了黑洞中,另一个粒子却逃逸了,而逃逸的粒子获得的质量就是从黑洞那得来的。因而,黑洞就失去了质量。

量子力学理论

但是,针对这个新的研究视角,一些科学家持怀疑的观点,他们认为量子力学理论主要是用于光和微观物质方面的解释,其是否能用于解释黑洞缓慢蒸发的理论而脱离引力理论的影响还不得而知。塞缪尔布朗斯坦教授同时也认为:我们的研究成果实际上也是建立在先进且完善的技术手段上,这些技术手段体现在日益强大的空间观测能力,以及我们对宇宙理论的不断补充改进,同时我们已经具有了较为深入的对黑洞几何形状的推演,这些包括时空结构在内的宇宙理论使得我们有能力进一步扩展对宇宙基本概念的探讨。

还在探讨之中

目前对黑洞信息丢失行为的理论上研究还在探讨之中,玛纳斯帕特雷博士则认为:我们现在还不能充分地证明黑洞确确实实存在着信息丢失的现象,只是对研究结果最直接的解释应该说是在不断地靠近这个真相。事实上,通过现阶段的研究表明,在未来的黑洞物理学的理论研究中,量子信息理论将起到重要的作用,同时我们还需要结合量子力学和现有的宇宙引力理论。
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