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            从虫洞通道到白洞逃生道路,黑洞的事情视界之内是什么?

            admin 2019-05-18 221人围观 ,发现0个评论

            幻想一下你在太空中漂浮。安静而冰冷,安静但有点恐惧。忽然间,你感觉到一股牵引力,起初是弱小的,可是当它把你拉向天空的一个空阔的当地时,这股力会变得越来越强。在你意识到这一点之前,你现已进入了一个黑洞。耶鲁大学的普里亚姆瓦达纳塔拉詹(Priyamvada Natarajan)说:“就在那时,国际开端对你发作古怪的影响。”

            跟着之前第一张黑洞图片的发布,任何关于这些时空怪物存在的剩下疑问都将被消除。可是关于在黑洞体系内发作的工作,物理学家们依然存在很大的争议。那么,你或许的命运是怎样的呢?一切的物体都会彼此施加引力,但在大多数情况下,这个力是适当弱的。在黑洞的比如中,引力是如此之强,以至于没有任何东西-乃至是光-能够逃脱。黑洞是如此巨大以至于时刻自身开端歪曲。当你掉进去的时分,你不会有什么不同的感觉,可是关于任何看着你的人来说,你好像会变慢。

            沿着这个国际排水孔的下水道,一切的光子被拉到你身边,就会发作一股耀眼的光线绕着一个彻底乌黑的洞旋转,就像咱们在“工作视界”望远镜小组的相片中看到的那样。有两个古怪的作用会影响你的终究一步:隐约可见的乌黑将洗刷你的眼睛,因为黑洞的扩展的速度好像比你幻想的要快得多,周围的恒星将开端歪曲和曲折。

            这是你终究一次逃跑的时机。再往前走,你就会跳过视界,这是黑洞引力太大而无法反抗的线。

            纳塔拉詹说:“当你能够看到工作视界时,你能够看到星光在它周围曲折。”曲折的光线会环绕在黑洞周围,可是当你加快穿过无法回来的点时,引力场的强度会改动你所能看到的光的性质。假如你的颈部肌肉有力气让你终究看一眼你的膀子,你死后的一切星光就会集合在一起,构成一个赤色的点。与此一起,外层空间的安静将变成一片乌黑,你会觉得自己在下坡。

            然后你的身体将遭受惊人的摧残。黑洞内部的引力增加得如此之快,以至于它不只会压碎你,还会以不同的速度把你身体的每个部分分隔,然后导致“面条效应”。假如你的脚先掉下去,你的脚踝会在你的脖子拉长成一串通心粉之前从你的膝盖上伸出来,可是时刻上的差异会很小,你或许不会注意到。纳塔拉詹说:“它会在眨眼间发作,这或许不是最好的表达方法,因为你的眼睛会忽然跳出来。”

            在新呈现的面条效应后会发作什么?

            A:留在原地

            热力学规律是无情的。即便是黑洞也逃不过他们的审判。依据第二规律,国际中的熵或无序度永久不会削减。所以当你的乱七八糟的身体掉进去的时分,它所包括的熵是不能被抹去的。这有必要由黑洞自身熵的增加来解说。可是假如黑洞有熵,它有必要有一个温度,所以,就像任何有温度的物体相同,它有必要辐射热量。

            辐射怎样才能逃离一个不可避免的物体?1974年,斯蒂芬霍金(Stephen Hawking)想出了一种变通办法,发明晰一种现在以他的姓名命名的辐射。

            霍金辐射不是从黑洞的心脏冒出来的,而是由粒子和它们的反粒子双胞胎组成的,这些粒子在视界邻近忽然呈现。这样的粒子对和反粒子总是随处可见。这些亚原子孪生兄弟在本质上是联络在一起的,其间一个的任何改变都会当即影响到另一个。在量子力学的语言中,它们被称为羁绊。

            因为这种亚原子诡计,任何落入黑洞的反粒子都会有一个同伴粒子存活下来,辐射出去并下降黑洞的能量。但这给咱们留下了一个令人担忧的成果:在某一时刻,黑洞将彻底辐射出去,把你带走。

            这种消失的行为违背了理论物理学的另一个基本准则:信息不能就这么消失了。即便信息以一种方法被销毁,就像一本书被扔进火中烧掉相同,这些信息依然保留在幸存下来的烟雾和灰烬的微粒中-虽然这种方法要难读得多。物理学家依托这种连续性来获取有关曩昔的信息,并对未来作出猜测。假如它能凭空呈现消失,咱们所知道的一切物理学都将变得毫无意义。

            假如黑洞能炸毁信息,它就能销毁你一切的踪影。游戏完毕。

            B:等候黑洞开释。

            一些物理学家以为,当黑洞通过霍金辐射蒸腾时,你能够保持在黑洞内,然后在它病笃的呼吸中开释。这样,至少你的一些信息不会永久丢掉,而是被软禁了很长时刻,因为黑洞慢慢地走漏而被开释出去。

            在悠远的未来的某个时分,依据黑洞的初始尺度,工作视界将变得十分之小,以至于即便是单一波长的光也不能再挤进去。在这一点上,与你的遗骸相关的辐射将会被开释出来,除了黑洞曩昔地点的空阔空间之外,什么也没有留下。

            但这场长年累月的捉迷藏游戏有一个丧命的缺点:黑洞不能决议它输出辐射的速度,这是由热力学规律决议的。某物宣布的辐射越多,它应该得到的辐射就越小,而它得到的辐射越小,它能宣布的辐射就越少。当黑洞变得满足小,吐出它的终究一餐时,就不会有任何东西能够被驱赶了。黑洞会宣布一声啜泣,而不是砰的一声,你存在的任何剩余痕迹都会消失。

            C:寻觅一个白洞出口。

            就像黑洞不答应任何物体逃脱它们的引力相同,被称为白洞的设想物体也不能把任缙云何东西集合在一起。一种主意是,每一个黑洞都是通过一个称为虫洞的维度间地道与一个白洞相连的。掉进一个黑洞里,你终究会被白洞扔出去的。

            可是,关于法国艾克斯-马赛大学(AIX-Marseille University)的卡洛罗维利(Carlo Rovelli)来说,有一种办法乃至不需求虫洞就能做到这一点。相反,他以为每个白洞曩昔都是一个黑洞,这意味着在悠远的将来,当黑洞翻转回一个白洞时,你的遗骸或许会被吐出来。但这种改变是怎么发作的呢?

            一旦恒星崩塌构成黑洞,其组成的原子就严密地结合在一起,开端遭到量子物理规律的限制。这会导致一些古怪的和违背直觉的现象。从虫洞通道到白洞逃生道路,黑洞的事情视界之内是什么?其间最重要的是所谓的量子地道,它说粒子有一个小但非零的时机,通过一个本来无法穿透的屏障直行。罗维利说,关于落到黑洞中的粒子来说,这意味着它们理论上能够直接穿过其间心的无限密度的“奇点”,然后反弹回来。“落在黑洞内部的东西抵达了中心,就像撞到了一堵墙,因为依据爱因斯坦的理论,它不能再回来了。”罗维利说,“但量子理论答应它‘隧穿’偏从头呈现。”

            这就发明了一种时空向外反弹的场景,构成了一个白洞。关于一个外部观察者来说,这个进程需求数十亿年的时刻,但在内部,因为黑洞巨大的引力,时刻将会加快。罗维利说:“你从中心下跌,通过另一边反弹的时刻将是几毫秒。假如咱们能往里面看,你会看起来像被冻住了。”这个冷冻的你或许会从白洞里钻出来。

            祝贺你,你找到了一条脱离黑洞的路。或许你看起来很紊乱。

            D:把自己辐射开

            正如斯蒂芬霍金(Stephen Hawking)所指出的那样,黑洞不断地宣布辐射。那么,假如你的身份不是被永久炸毁或躲藏起来,而是以霍金辐射的方法走漏出来呢?不幸的是,这实际上使工作变得复杂得多。

            霍金辐射是由虚拟粒子组成的,这些粒子在工作视界邻近时间短地存在,其间一个羁绊的同伴粒子被吸从虫洞通道到白洞逃生道路,黑洞的事情视界之内是什么?进去,而另一个则逃脱。但假如是这样的话,量子力学给咱们带来了一个令人不快的悖论。咱们现已知道霍金辐射的粒子和它们刚刚掉进去的同伴粒子处于羁绊态。可是因为霍金辐射包括了每一个现已掉进去的粒子的信息(而且这些粒子和它们自己的辐射粒子羁绊在一起),任何射出的粒子也有必要和它之前的霍金辐射羁绊在一起。

            量子力学不答应这种多爱人联系。一个被称为羁绊的一夫一妻制的基本原理说,粒子不能一起和两个东西羁绊在一起。假如你的信息想要通过霍金辐射脱离黑洞,就需求在它身上发作其他工作。

            这种情况下,你企图违背量子物理规律。你能够在这三个选项之间挑选:打破火墙,发作时空走漏,割裂国际。

            1.打破防火墙

            走出量子窘境的一种办法是召唤出一堵防火墙。假如这个防火墙只是存在于工作视界内,它将打破黑洞外部任何正在消失的粒子和它们的同伴之间的羁绊。

            问题是,这种妨碍物与阿尔伯特爱因斯坦的广义相对论彻底不相容,后者猜测黑洞的工作视界不会感觉到与周围空间有任何不同。依据爱因斯坦的说法,引力的拉力从虫洞通道到白洞逃生道路,黑洞的事情视界之内是什么?应该总是和加快的成果是无法区别的:假如你在火箭中快速地在太空中加快,你会感觉到引力正把你推回到你的座位上。这个等价准则应该在工作规模的任何一边都适用,这意味着当你穿过它时,你不应该注意到任何不寻常的东西。

            但即便咱们答应这种妨碍的存在,这也不是一条很好的出路。假如你跳过它,你将会被炸得干干净净,其他令人讨厌的工作也相同。

            2.发作时空走漏

            环绕黑洞的一个主意是,它们连接到一个跨过维度的国际虫洞。可是假如不是进入另一边的白洞,国际的管道就不是那么壮丽了,那又会怎样呢?

            加州斯坦福大学的伦纳德苏斯金德(Leonard Susskind)和普林斯顿大学的胡安马尔达塞纳(Juan Maldacena从虫洞通道到白洞逃生道路,黑洞的事情视界之内是什么?)设想了一种虫洞,这种虫洞在许多方向上都是从黑洞分支出来的,就像一棵树的根网络。每一个细小的管道只够单个的霍金辐射光子呈现,让黑洞蒸腾,一起避开防火墙和信息丢掉的悖论。这些信息被保存下来,因为它沿着这些分支之一脱离了黑洞,而且不会创立防火墙,因为没有任何东西会穿越工作视界。更重要的是,因为咱们现已消除了伴侣粒子,羁绊的一夫一妻制永久不需求打破。双赢!

            不幸的是,有一个问题。据比利时鲁汶大学的艾丹查特温戴维斯(Aidan Chatwin-Davies)说,这一进程违背了量子物理学的中心准则,即信息不能被炸毁。假如你把一个量子实体扔进黑洞,得到的是热辐射,它所包括的信息现已从咱们的国际中消失了。这是一个很大的国际忌讳。

            你企图损坏信息维护,但这历来都不会顺畅。回去再试一次?

            3.割裂国际

            假如咱们的国际不是仅有的呢?这是一个急进的主意,但它是量子力学多国际观念的支持者认真对待的观念。他们说,每逢量子进程发作时,国际就会割裂,为每个能够幻想的未来发明一个不同的平行国际。

            这意味着,当你跳进黑洞时,一切可幻想的成果都在某个平行的存在平面上发作。这意味着你好像违背了信息守恒的基本准则,只需你这样做的方法在另一个国际中得到了补偿。

            比利时鲁汶大学的艾丹查特温戴维斯表明,多国际多元国际的不同分支都是彼此相关的,这意味着你的命运现在现已跨过了多重国际的多个版别。你或许会在防火墙中焚烧,从白洞中掉下来,走漏到时空的结构中,或许或许底子就不会掉进去。物理规律或许会在国际中溃散,咱们能够看到并与之互动,但在数十亿潜在的实际国际中,康复了沉着。

            祝贺,你们中的一个(或许)活了下来。

            你还能够再试一次。

            但假如它不是黑洞?

            关于一切这些令人不快的黑洞场景:简略地从头幻想黑洞是什么。在经典物理学中,没有办法阻挠物质搜集,变成恒星,然后塌缩成黑洞。引力不会中止。

            弦理论。它的起点是,物质不是由基本粒子组成的,而是由细小的弦组成的。在一个正常黑洞所在的引力中,这些弦将会环绕在一起。俄亥俄州立大学的萨米尔马图尔(Samir Mathur)说:“你在一个体系中投入的能量越多,弦的球就越大。它历来就不是真实的黑洞。它是一个由弦组成的相似行星的物体,而行星并不会形成信息丢掉的问题。”

            假如你下跌到这样的含糊球上,你依然会死得很惨,但你不会成为虚无的一部分,而会成为某种东西。首要,当你挨近它时,你会感到温暖。当你通过工作视界并持续向巨大的弦球走去时,你会被撕裂,当你抵达地上时,你的身领会变成一束弦。

            当你被弦球吸收后,你就会开端在黑洞的表面上打开,与那里的其他弦混合在一起。马图尔说:“到那时,你就会被离散,你就不会再活下去了。可是你的弦会振荡。”你的思维和回忆早已化为乌有,但那些让你成为国际中最奇特的当地之一的东西从虫洞通道到白洞逃生道路,黑洞的事情视界之内是什么?。

            完毕,直到一些理论家想出更好的东西。

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