黑洞火墙 科学人 知识科技

2016-02-03 17:49 来源:未知 网络编辑:admin 阅读 报错

黑洞火墙

【撰文/普金斯基(Joseph Polchinski)翻译/高涌泉】

掉进黑洞从来就不是有趣的事。在物理学家提出了黑洞的相关理论后,人们晓得只要太凑近黑洞,逝世亡便是独一下场。但是过去我们认为,正在穿梭不归点(亦即事件视界)的太空人不会察觉到任何特别之处。根据广义相对论,我们不可能在事件视界破下「只有通过此处,就无法回头」的标志,因为任何人通过事件视界时,只觉得掉进黑暗之中罢了。

不过最近我和三位同事从新检视这样的见解,依据的是对于黑洞的量子力学效应的一些新研究。我们发现坠入黑洞的太空人所遭受的情况会与爱因斯坦的预测大不雷同,太空人将不会平顺落向黑洞内部,反而会在事件视界碰上一堵高能量粒子的「火墙」(firewall),即时身亡。这堵墙甚至可能象征着空间的终结。

争议再起

三年前,我们四人都在美国加州大学圣巴巴拉分校进行研究,共事马若夫(Donald Marolf)、当时还是研究生的阿姆黑利(Ahmed Almheiri)以及苏利(James Sully)、我;以四人姓氏的第一个字母依序排列AMPS做为团队名称。我们应用弦论的主意仔细研讨了黑洞的物理学,尤其是再次检验霍金(Stephen Hawking)于1970年代所提出的有趣论证,而得到上述的结论,k8.com打不开

霍金发现在黑洞这种极真个环境下,量子论(quantum theory)的预测与广义相对论的预测有很深入的矛盾。根据霍金的推论,若不是量子力学有问题就是爱因斯坦的时空观出错。自那时起,谁对谁错的争辩没有明确的赢家,k8.com打不开,而是轮流?上风,k8.com打不开

和霍金的论证一样,我们最近关于火墙的提议也引起质疑声浪,不过截至目前为止,也还没出现令人佩服的反驳。假如我们信任量子力学,则火墙是必定的结果,但它的存在会带来理论上的困惑,目前的情况是物理学家仿佛必须放弃某项广受接纳的信心,不过毕竟要?弃哪一项,k8.com打不开,大家还没有共识。我们期盼在迷惑廓清之后,能够对于量子力学与广义相对论有更完备的懂得,而且找到一个办法来解决这两个重要理论之间明显的抵触。

霍金蒸发

黑洞的概念来自广义相对论,因为广义相对论明白描写了重力对于时空的影响,才得到这些神秘天体以及事件视界的图像。依据这个理论,只要足够的质量凑集在一起,重力就会让这些质量开始塌缩。没有任何物质能够阻挡这个塌缩过程,直到所有的质量压缩至一个点上,这个点上的时空有无穷的密度与曲率,称为奇异点(singularity),换句话说,它就是一个黑洞。

任何穿过黑洞事件视界的太空人将无法逃离黑洞的重力,并且很快被拉至奇异点。即便是光,一旦通过事件视界就逃不开了。奇异点是十分惹人注目标区域,不过事件视界倒是没有什么独特之处,根据广义相对论中所谓的「等效原理」(equivalence principle),自在落入黑洞的人在通过事件视界时,所看到的物理定律会跟任何其余区域的定律一样。理论物理学家喜欢说,现在整个太阳系或许正在落入一个宏大的黑洞中,然而我们不会察觉到任何奇异之处。

【完全内容请见第159期(2015年5月号);版权所有,转载请注明出处。】


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