科學也可以如此靠近

霍金生前最後成果發表:掉進黑洞的物體去哪兒了?


外事兒今天,霍金生前最後一篇論文發表了,探討了一個腦洞大開的黑洞之謎。長期以來,科學家們都被一個「世紀之問」困擾著:當一個物體掉進黑洞後,如果黑洞消失了,那麼被它吞噬的物體去哪兒了呢?如今,這個謎題似乎有了新的線索。據《衛報》,當地時間月日,已故科學家史蒂芬·...

- 2018年10月12日17時24分
- 【外事兒】

外事兒

今天,霍金生前最後一篇論文發表了,探討了一個腦洞大開的黑洞之謎。

長期以來,科學家們都被一個「世紀之問」困擾著:

當一個物體掉進黑洞後,如果黑洞消失了,那麼被它吞噬的物體去哪兒了呢?

如今,這個謎題似乎有了新的線索。

據《衛報》,當地時間10月9日,已故科學家史蒂芬·霍金生前的最後一篇論文《黑洞熵與軟毛髮》發表。論文認為,黑洞消失時,黑洞的「軟毛髮」或許會儲存物質的信息。

等等,「軟毛髮」是啥?

「軟毛髮」是指零能量光子,它們存在於黑洞視界的邊緣,如同黑洞的頭髮一般。它的存在,意味著當我們被宇宙的大胃王黑洞「吃」了以後,並非無法逃離。

「軟毛髮」之爭:黑洞究竟是不是個「禿子」?

黑洞是存在於浩瀚宇宙中的一種特殊的天體,它引力巨大,仿佛一個胃口十足的惡魔,能吞噬掉其「領地」的一切,就連光和思想都無法逃脫。

這是科學家們長久以來對黑洞的主流認識。這些神秘的天體開啟了人們的腦洞,並在科學界導致了一場戰爭。

20世紀初,愛因斯坦就認為黑洞難分彼此,它們各自沒有任何特徵,被它們吸收的物體也不會留下任何痕跡,這被稱為「無毛髮理論」。

簡單來說,就是所有的黑洞都是胃口大還長一樣的禿子。

然而,霍金卻跟愛因斯坦「唱反調」。他在20世紀後期提出,黑洞彼此不同,它們具有可以測量的獨特溫度。

此外,隨著時光的流逝,黑洞在消失時會噴射出一些此前吸收的物質,但大部分被吸入的物質信息會隨之消失。

也就是說,霍金曾認為黑洞是長相各異的「禿子」,上了年紀還消化不良。

然而,這兩種理論都違背了量子力學中的一個定律:

物質中的信息永不消失。

比如,一份報紙被燒成灰燼,雖然它作為紙張的物理狀態改變了,但這份報紙的信息是會通過灰燼保存的,並能通過計算重現。

這也解釋了為何時光倒流、昨日重現在理論上是可能的。因為所有物質的信息都永遠存在於宇宙之中,只是換了種存儲方式而已,只要重組所有的信息就能回到過去。

所以,霍金早期提出的觀點是一個悖論,在過去的20多年裡,眾多持有不同觀點的科學家們紛紛向其發起挑戰,這些科學家們質疑:

掉進黑洞的物體真的會消失嗎?黑洞真的是個「禿子」嗎?

霍金自己推翻了自己,還輸了1塊錢

2004年,霍金承認自己錯了,但他的讓步是幽默的。

1980年,霍金曾因黑洞問題跟物理學家唐·佩奇打賭,賭注是1美元。2007年,霍金向佩奇支付了賭注,並笑稱道:「我在美元疲軟的情況下承認了錯誤。」

當時,美元兌主要貨幣中跌幅最小的是墨西哥比索,跌幅達0.7%。或許是出於對美元貶值的抱歉,霍金送了佩奇一張1美元的「假鈔」,鈔票上開國元勛華盛頓的頭像被換成了瑪麗蓮·夢露。

2016年,霍金和劍橋大學的同事馬爾科姆·佩里發表論文,初步提出了「軟毛髮」的理論,即「軟毛髮」存在於黑洞周圍並能保存信息。

也就是說,霍金推翻了自己先前的觀點,他認為黑洞不是一個「禿子」,它有「慧根」。

此後,霍金一直筆耕不輟地專注於證明該理論,直到他離開人世前的最後幾天。

今天,霍金關於黑洞的最後研究成果終於公布,論文進一步豐富了「軟毛髮理論」,並給出了計算方法。不過,佩里說「這只是開了一個好頭,接下來有很多工作要做」。

因為準確來說,「軟毛髮」儲存的是黑洞熵,它是黑洞內部狀態的度量。目前,還無法確認黑洞熵是否包含了被吞噬物質的部分信息還是所有信息。

所以,破解黑洞之謎還有一段很長的路要走。

但是,外事兒(xjb-waishier)不禁腦洞大開:如果霍金的新理論成立,被黑洞吞噬的物質信息能被恢復,黑洞之旅是不是也有指日可待的一天呢?

編輯/謝蓮

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