作者:张晴丹 来源:中国科学报 发布时间:2015/9/9 10:12:18
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专家解答掉进黑洞既可“逃逸”也能“穿越”

 

■本报记者 张晴丹

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近日,英国著名理论物理学家斯蒂芬·霍金在瑞典皇家理工学院举行的一次学术会议上表示,信息可以通过黑洞放出的辐射粒子逃逸,甚至人类掉进黑洞也有可能逃离到另一个宇宙。

疑问:

经典理论认为,黑洞由于引力巨大,包括光在内的任何物质掉到黑洞里都会被“关”在黑洞里,只进不出,黑洞成为了一个不可逃离的“永恒监狱”。量子力学认为,不管是任何过程,信息不能被永久消灭,信息是守恒的。但如果信息进入黑洞后无法逃脱,也可以认为是信息被消灭了,而这一点却又和量子物理学定律背道而驰。那么,黑洞是不是“黑牢”?星际真的能“穿越”吗?

解答:

“关于信息到底会不会丢失的争论一直存在。时至今日,信息丢失问题仍然是一个没有解决的重要问题。”中国科学院理论物理研究所研究员蔡荣根说,由于这里面涉及到信息论、量子力学、广义相对论等基本概念,研究起来十分复杂。

早在1997年,霍金便与美国物理学家基普·索恩(《星际穿越》的科学顾问)和约翰·普雷斯基尔打赌,物质掉入黑洞后信息是否会丢失,霍金当时认为物质进入黑洞后信息会被消灭掉,另外两位科学家却持相反观点。

然而,七年之后,霍金对这一观点进行了一次纠正,他表示信息进入黑洞后并不会被消灭。

“如果信息丢失的话,这跟现代物理的基础是矛盾的,所以大部分物理学家相信,在黑洞的形成和蒸发过程中,信息是不丢失的。霍金的理论其实是回到了一个主流的观点上。”蔡荣根表示。

这一次,霍金又在原有的理论基础上作了一些更改,他认为信息并不像人们预想的那样储存在黑洞内部,而是在事件视界。所谓事件视界,也就是黑洞的边界,跨过事件视界的所有物质都会被吸入黑洞中。

按照霍金的设想,进入黑洞的粒子的信息停留在事件视界上,当粒子从黑洞辐射出来时,它们又像背挎包一样把这些事件视界上的部分信息“顺便”带出来并将其保存。

虽然信息能够从黑洞逃逸出来,但它已经不完全和以前一样了。

“因为保存在视界上的信息可能因为黑洞强引力出现一些损伤,并且再带出来时,也并不一定携带全部信息,仍然有可能有信息滞留在视界上。”中国科学院上海天文台研究员、星系宇宙学中心主任袁峰说。

霍金认为宇宙中并不存在永久无法逃离的黑洞。他还大胆假设,所有被吸入黑洞的物质,包括人类,有可能从黑洞逃离出来,并很有可能进入到另一个平行宇宙。

人类是否可以在黑洞里实现“穿越”,也是科学家关注的焦点。“按照传统的理念来说,黑洞的中心有可能是虫洞存在的地方,如果这是真的,就会成为通向另外一个宇宙的通道。”中国科学院国家天文台研究员苟利军猜想。

他进一步解释说,黑洞的中心不一定潮汐力特别大,人掉进黑洞也不一定会被撕碎,如果比较温和的情况下,人也可以存活下来,并且有可能通过黑洞中心存在的虫洞,“这就像电影《星际穿越》里的情况一样,‘穿越’到另外一个宇宙或者空间去”。

“这就好比软床、人和地面的关系,人站在软床上使得软床变形,并接触到地面。”苟利军打了个比方,而黑洞就像这里说到的人,软床和地面分别代表两个宇宙或空间,黑洞的引力作用造成空间的弯曲,有可能向外延伸到另外一个宇宙或者空间中。

在专家看来,霍金更多的是从物理和数学理论性的角度来研究黑洞,他的这些观点偏理想主义,只是一些新的可能性,是一种“推测”,到底是不是正确的,还需要用实验和观测来检验。

“从天体物理研究来讲,我们更多的是研究黑洞外面的一些事情,比如研究外面的物质受黑洞引力作用发生的一些观测现象,从而通过这些现象来间接地了解黑洞本身。至于黑洞里面的事情,目前为止我们还无法从观测上去了解它。”北京大学天文学系教授吴学兵说。

“虽然现在有些理论我们无法去验证,但是也许在将来的某一天就可能看到效应。”袁峰说。

《中国科学报》 (2015-09-09 第4版 综合)

 

 
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