小天鹅,黑洞里的大象去哪了,梁安琪

今日头条 · 2019-04-16

一只大象不幸掉进了黑洞。更不幸的是,黑洞蒸腾洁净了,大象也不见了踪迹。信息不是不灭的吗?那么大象所含的信息怎么会平白无故地消失了呢?

黑洞里的大象失踪了

黑洞是个吞噬一切的国际怪物,它们是一些咱们看不见的天体,只需外界的物质落入它们的势力规模(科学上把这个规模的边爱宅界叫做“黑洞视界”)绪奈,就再也别想跑到黑洞之外,即使是国际中奔驰速度最快的东西——光,也不能逃脱黑洞巨大引力的捆绑。

黑洞的蛮横让人颤栗,不过它们究竟间隔地球很远,所以我未来之制药师们地球人仍是很安全的。仅仅自从20世纪70年代以来,黑洞设下了一道难题,让科学家头疼了几十年。那个时分,英国闻名天文学家斯蒂芬•霍金从理论上证明,黑洞其实也不是彻底只吃不吐,它也会向外辐射能量,这便是所谓的黑洞蒸腾。仅仅黑洞蒸腾的速度惊人得慢,一个大一点儿的黑洞要许多许多亿年才干蒸腾洁净。

问题来了,不管黑美国老奶奶洞蒸腾速度有多慢,它总会有蒸腾洁净的一天,最终一丁点儿的东西都不剩。那么,假定从前有一只大象不幸落入了黑洞之中,再也没能跑出来,在黑洞蒸腾洁净的时分,那这只大象所含的信息去哪里了?

这其实是个十分严厉的理论问题。由于依据描绘微观国际的量子理论,国际中的信息是不会随便消失的,大象的质量、形状、结构等特征,便是大象的信息。就算大象死掉了,本来的信息转化成了新的信息,比方腐朽的象肉、腐臭的气味,但总之艺人苏莎信息是不会丢掉小天鹅,黑洞里的大象去哪了,梁安琪的。可是依据黑洞理论,大象携带着自己的信息落入了黑洞,而黑洞蒸腾之后,这些信息居然不见了,这就违反了量子理论。

并且,这只大象也不行能在黑洞还没蒸腾完的时分,从黑洞里悄悄溜出来,不然,它将违反爱因斯坦的广义相对论,由于依据广义相对论,国际中任何物体的速度都不能超越光速,大象当然也不能超光速奔驰,因而它没有跑出黑洞之外的或许。

这便是黑洞信息丢掉疑团,它向咱们展现了现在物理学的两大理论——研讨微观国际的广义相对论和研讨微观国际的量子理论——之间的深入对立。从黑洞中随便消失的大象通知咱们,要么广义相对论有问题,大象所含的的信息能从黑洞跑出来;要么量子理论有问题,信息是可以随便消失的;要么,两者或许都有问题。

咱们看到的并不是时空

科学家现在正致力于把广义相对论和量子理论共同在一起,构成一个能解说万物规则的“大共同理论”,一个能解说大象去哪里了的理论。

加拿大物理学家斯莫林一向致力于大共同理论的吻胸戏研讨,并且最近,他取得一些风趣的发现,比方他提出,时空或许底子不是咱们曩昔所以为的那样,正是对时空的错误认识,让咱们无法解说黑洞中的大象去了哪里。

长期以来,人们从前以为,时刻是时刻,空间是空间,两者各自独立,没有什么联络。直到爱因斯坦的相对论提出来,人们才认识到,时刻和空间其实是密不行分的,两者一起构成了咱们周围的时空。从维度上讲,时刻是一维的,空间是三维的,因而时空是四维的。有质量的物体会引起周围时空的曲折,但不管怎样,国际其他旮旯的才智生命和咱们都处于性质相同的四维时空之中。

可是,斯莫林发问了,咱们调查一下周围,看得到时刻和空间吗?比方咱们计划看一下现在几点了,当咱们看手表的时分,从手表反射过来的光子击中了咱们的视网膜。实在牵动咱们视网膜的东西,是这些光子的能量和动量,依据光子的这些信息,咱们的大脑剖析出了手表所显现的时刻。

所以,咱们并没有看到时刻和空间,换句话说咱们没看到四维时空。那咱们看到的小天鹅,黑洞里的大象去哪了,梁安琪是什么呢?

另一种空间!这是由能量和动量所组成的空间,这个空间在物理学上吴龙叫做——动量空间。与四维时空相似,动量空间也是四维的,其间的一维是能量,而别的三维,是动量的三个重量。

外表看起来,科学家构建出来的动量空间好像仅仅个数学游戏罢了,四维时空现已很好舔奶小说地解说了微观小天鹅,黑洞里的大象去哪了,梁安琪国际,咱们再构建个动量空间,好像没有必要。但其实在某小天鹅,黑洞里的大象去哪了,梁安琪些方面,动量空间比四维时空显得愈加实在。

比方在粒子对撞机中,粒子们高速地相撞,变成其他一些粒子,涉及到能量和动量的转化;咱们使用天文望远镜调查悠远的莲蕊天体,实际上咱们调查到的不过是光子的能量和动量这类信息。至少从这些调查上讲,不管微观国际仍是微观国际,咱们或许并不是日子在时刻和空间中,而是日子在由能量和动量构成的动量空间里红楼同人之新黛。

更令人深思的是,早在1938年,德国物理学家马克斯•玻恩就发现,不管是用时空坐标系仍是动量空间坐标系,量子理论的几个要害方程的表达都是相同的。所以玻恩猜测,小天鹅,黑洞里的大象去哪了,梁安琪人们能否经过这种联络,把描绘微观时空的广义相对论和描绘微观粒子动量和能量的量子力学共同起来呢?

谁也别想知道大象去哪儿了

玻恩其时还猜测,已然爱因斯坦的四维时空可以被恒星、星系的质量所曲折,那么动量空间也应该会被某些事物所曲折。

假设动量空间是曲折的,并且它是实在存在于咱们周围的,会对咱们的日子有什么影响呢?斯莫林发现,曲折的动量空间将底子性地批改爱因斯坦通知咱们的国际小天鹅,黑洞里的大象去哪了,梁安琪观。

在广义相对论中,国际遍地的调查者都处于相同的四维时空中,他们调查某个星体的方位时,不会有什么地址上的歧异。可是在动量空间中,状况彻底不同。例如,假设一颗超新星间隔你有100亿光年远,这颗超新星宣布的光的能量大约是100亿电子伏特,那么你丈量这个星体在时空中的方位,假设超新星邻近也有一个调查者丈量了这个星体的方位,你们两人得到的方位是不共同的,相差1光秒,即光跑1秒的间隔(30万千米)。也便是说,假设你和那个调查者沟通一下超新星的方位,他会觉得你给出的超新星的方位有30万千米的误差。

这便是说,在曲折的动量空间中,星体的方位其实并不是固定的,而是要取决于调查者站在什么方位,斯莫林把这个现象称为星体具有“相对地址”。

一个调查者对周围时空的丈量成果,和另一个调查者是不相同的,并且从理论上讲,两个调查者的间隔越远,丈量成果不同就越大;或许两个调查者在丈量时的时刻间隔越大,丈量成果的不同也就越大。

相对地址的概念可以很好地解说黑洞中的大象为什么失踪了。假定在大象不幸落入了黑洞的时分,咱们看到了这凄惨的一幕。然后咱们守候在黑洞周围,经过了许多亿年之后,黑洞蒸腾洁净了,此刻咱们调查不到大象了。那么,当咱们回溯大象落入黑洞的那一刻时,依据动量空间的性质,那时大象所在的地址现已变得不确定了,由于作为调查者的咱们,那时和此刻是不相同的。所以,在黑洞蒸腾结束的时分,咱们居然无法判别,大象当年是否真的落入了黑洞之中,仍是与黑洞坐失良机,幸运地逃脱了黑洞的魔爪。

所以,所谓的黑洞信息丢掉、大象失踪的疑团,就这样暂时处理了。简略地说,大象的方位取决于调查者,它呈现的方位是会改动的!

相对地址给我脂组词们头脑中的国际相貌以重重的一击。假设咱们周围的时空也是取决于调查者的,也是改变的,你看到的时空和我看到的时空并不是共同的,那么实在国际究竟是什么呢?动量空间才是国际的“大布景”,天体和粒子在其间天气预报短信奔驰吗?

咱们的国际或许是8维的

斯莫林以为,国际并不是虚无缥缈的,应该存在一个安稳的、肯定的时空,大到天体、小到粒子的各种物质,都是这个时空中的“居民”,那头在黑洞中失踪的大象,也是这个时空的居民。

这个安稳的时空,应该是咱们现已知晓的四维时空和动量空间的结合,它或许有8个维度,包括了时刻、方位、动量、能量等各种特性。四维时空和动量空间仅仅这个8维时空“硬币”的两个面,斯莫林把这种想象中的时空叫做“相空间”,它才是咱们所在的国际的实在“大布景”。

爱因斯坦的相对论也好,现在的量子理论也好,都仅仅对这个更高维度的相空间的部分描绘。相空间把本来分裂的时空、能量、动量都共同了起来,假设科学家可以找到合适描绘相空间的理论,这个理缉捕一只耳论应该便是大共同理论。

因而,那头大象所含的信息尽管在黑洞蒸腾时消失了,但它仅仅是在四维时空中消失了,并没有在8维时空中消失,它所包括的信息仍然存在于国际之中,仅仅咱们从四维时空的视点调查不到了罢了。

给新的时空一个证明

相空间是实在的吗?相对重生之黄埔军魂论现已证明了四维时空的存在,接下来科学家的使命是证明动量空间的存在。

咱们知道,质量会形成四维时空的曲折,斯莫林以为,相同具有四个维度的动量空间,也会由于某种原因,而发生曲折。假设动量空间是曲折的,就会在国际中制造出一些风趣的现象,比方它会对国际中的伽马射线暴发生影响。

伽马射线暴是国际前期的大质量恒星在逝世时宣布的伽马射线,往往在几秒钟内恒星开释的能量就道德三级电影相当于几百颗太阳终身开释的能量。伽马射线暴中既有高能光子,也有低能光子。假设动量空间是曲折的,那么从理论上讲,在同一次伽马射线暴中,一个高能光子和一个低能光子一起发生,向地球飞驰过来的话,低能光子将先抵达,而高能光子会后抵达。

2005年,天文学家第一次在望远镜中调查到,一次伽马射线暴发生的高能光子的确比低能光子更晚抵达地球;2008年美国发射升空的费米伽马射线太空望远镜也证明,的确存在这个现象。

可是,人们现在并不清楚,高能光子迟到的现象粗长的确是曲折的动量空间形成的,仍是由伽马射线暴本身的特性形成的。假设伽马射线暴是瞬间迸发的,咱们可以说高能光子和低能光子一起发生,那么两者抵达地球的时刻不同,就可以证明曲折的动量空间是存在的。

但伽马射线暴或许先开释出低能光子,在若干秒之后,才开释出高能光子,所以两者抵达地球的时刻就发生了差异。如此一来,曲折的动跪趴量空间是否存在,就不必定了。

处理方案仍是有的,那便是搜集更多的、从不同方位发生的伽马射线暴的信息。假设高能光子迟到现象是伽秦家有兽马射线暴本身特性发生的,比方先发生了低能光子,必定时刻后又发生了高能光子,那么不管这些伽马射线暴呈现的间隔远近,两种光子抵达地球的时刻差便是相同的;假设迟到现象是曲折的动量空间发生的,不同小天鹅,黑洞里的大象去哪了,梁安琪伽马射线暴的高能光子迟到的时刻就会不相同。天文学家正在做这方面的观测,以证明曲折的动量空间是否存在。

爱因斯坦尽管把时刻和空间共同到了四维时空中,但长期以来,人们分裂地看待时空与能量、动量的联系。或许,下一次物理学革新正在敞开,时空与能量、动量也将被共同在相空夺嫡陆铮间之下,咱们的国际观将再次提高。

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