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霍金“复活”,给黑洞选了个“泄密者”

2018-11-01 11:08 来源:科技日报

  合作伙伴“代笔”论文 解霍金几十年之困

  剑桥大学理论物理学教授、论文共同作者马尔科姆·佩里表示,四十多年来,信息悖论问题始终是霍金生命的重心。让霍金“复活”的论文,由其在剑桥大学与哈佛大学工作的三位合作伙伴执笔。论文研究的,正是困扰了霍金几十年的问题:掉进黑洞中的物体,所携带的信息是否会丢失?这些信息能否从黑洞中“逃”出?

  此前,霍金曾提出,除了质量、电荷和自转等三特征外,黑洞应当还具有温度这一特征。

  霍金认为,传统的黑洞研究只考虑了广义相对论。但如果“叠加”上量子力学,则会发现,在空间的任一地方,都会存在粒子和反粒子对,它们会在瞬间产生和湮灭。这些粒子对的能量越高,寿命就越短。

  如果在黑洞的边界,即视界上,有一瞬间产生的反粒子被黑洞吸收,那么与该反粒子成对、本该同步湮灭的粒子则可能不会湮灭,而成为了一个持续存在的真实粒子。从外界的角度看,就类似于黑洞发射出了一个粒子。此即霍金辐射。从这一角度看,黑洞并非绝对黑,也并非一只“貔貅”。

  苟利军解释说,根据经典广义相对论,黑洞没有任何辐射,也不会有光子辐射出来,它所对应的温度则为绝对零度。“但一旦考虑到有光子辐射出来,那么黑洞就不再是一个没有温度的天体。”

  天文学家过去认为,由于黑洞会不断产生辐射并且散失到太空中,黑洞的终极命运将是彻底蒸发、消失于无形,信息也随之消失殆尽。但在2016年,霍金提出黑洞的“软毛”可以保存黑洞熵的部分信息。所谓软毛,是黑洞视界面附近的光子。它们来自黑洞蒸发过程中的辐射。霍金和同事们在此次新发表的论文中,对于“软毛”如何携带熵信息进行了论证。“我们发现‘软毛’确实能做到这一点。”马尔科姆·佩里说。

  “如果没有‘软毛’,黑洞就会成为一个神秘莫测的球。”苟利军说。虽然目前霍金的最后一篇遗作仅仅是彻底解决悖论的第一步,还需要很多后续的努力,但是它为我们解决黑洞信息悖论问题提供了一个努力的方向。

编辑: 罗予岐

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