黑洞檢索

1、[鍵入文字]黑洞檢索黑洞檢索黑洞的基本概念黑洞的基本概念：廣義相對論預(yù)言的一種特別致密的暗天體。大質(zhì)量恒星在其演化末期發(fā)生塌縮，其物質(zhì)特別致密，它有一個稱為“視界”的封閉邊界，黑洞中隱匿著巨大的引力場因引力場特別強以至于包括光子在內(nèi)的任何物質(zhì)只能進去而無法逃脫。形成黑洞的星核質(zhì)量下限約3倍太陽質(zhì)量，當(dāng)然，這是最后的星核質(zhì)量，而不是恒星在主序時期的質(zhì)量。除了這種恒星級黑洞，也有其他來源的黑洞——所謂微型黑洞可能形成于宇宙早期，而所謂超大質(zhì)

2、量黑洞可能存在于星系中央。（參考：《宇宙新視野》）黑洞不讓任何其邊界以內(nèi)的任何事物被外界看見，這就是這種物體被稱為“黑洞”的緣故。我們無法通過光的反射來觀察它，只能通過受其影響的周圍物體來間接了解黑洞。雖然這么說，但黑洞還是有它的邊界，即＂事件視界（視界）＂據(jù)猜測，黑洞是死亡恒星的剩余物，是在特殊的大質(zhì)量超巨星坍塌收縮時產(chǎn)生的。另外，黑洞必須是一顆質(zhì)量大于錢德拉塞卡極限的恒星演化到末期而形成的，質(zhì)量小于錢德拉塞卡極限的恒星是無法形成黑洞

3、的（有關(guān)參考：《時間簡史》——霍金著）物理學(xué)觀點解釋物理學(xué)觀點解釋：黑洞其實也是個星球(類似星球)只不過它的密度非常非常大靠近它的物體都被它的引力所約束(就好像人在地球上沒有飛走一樣)不管用多大的速度都無法脫離。對于地球來說，以第二宇宙速度（11.2kms）來飛行就可以逃離地球，但是對于黑洞來說，它的第二宇宙速度之大，竟然超越了光速，所以連光都跑不出來，于是射進去的光沒有反射回來，我們的眼睛就看不到任何東西，只是黑色一片。一些科學(xué)家認(rèn)為

4、光的速度比黑洞慢，所以被吸進去，當(dāng)速度比黑洞快時就可以穿過黑洞邊緣。信息能夠從黑洞的引力中逃逸嗎？雖然將近兩個世紀(jì)以來，人們都認(rèn)為答案是否定的，但是最近的研究促使我們對這個觀點作出修改。一段盛衰不定的歷史一段盛衰不定的歷史認(rèn)為物質(zhì)可以致密到光也不能從中逃逸的觀點是由英國牧師JohnMichell在1783年提出的。十年以后，偉大的法國數(shù)學(xué)家拉普拉斯使用牛頓引力定律計算了一顆星要只要致密到什么程度這種現(xiàn)象就會發(fā)生。拉普拉斯推斷，如果光是由

5、粒子構(gòu)成的，那么它們運行的速度要小于這顆星的逃逸速度。因此正如從地球表面扔出的石頭一樣，光也可能達(dá)不到足夠的速度來逃出這顆星球的引力場。后來在二十世紀(jì)早期，德國物理學(xué)家KarlSchwarzschild用愛因斯坦的廣義相對論確認(rèn)了這個轉(zhuǎn)折點，越過它之后沒有什么東西可以逃離出引力場：“事件視界”。在愛因斯坦的理論中，空間實際上是彎曲的從而阻止了光或者其它任何東西的逃逸。但是在上個世界七十年代，開始有一些隱約的跡象暗示，畢竟還是有一些東西是

6、能夠逃離黑洞的。這些跡象是由對量子力學(xué)這個描述最小尺度下的物質(zhì)的物理學(xué)分支的研究引起的。1974年英國劍橋大學(xué)的史蒂芬霍金基于耶路撒冷希伯來大學(xué)的JacobBekenstein的工作說明，當(dāng)你在描述黑洞周圍的量子場時，這個洞就不再是完全黑的了。相反的是，它似乎在向它的周圍輻射粒子。這些粒子構(gòu)成了所謂的霍金輻射，至關(guān)重要的是它們說明了黑洞可以蒸發(fā)?；艚鸬墓ぷ黢R上被看作是一個重要的突破，它是量子力學(xué)在黑洞上的首個精確的應(yīng)用。[鍵入文字]讓我

7、們假定這兩個粒子能夠變成虛無的唯一途徑就是成為一個糾纏態(tài)——也就是說，一起撞到奇點的構(gòu)成洞物質(zhì)的粒子和霍金輻射粒子是完全相反的。而這個霍金輻射粒子在本質(zhì)上和其一起創(chuàng)生的向外輻射的霍金輻射粒子是完全相反的。但是完全相反的完全相反就是完全一致。換句話說，構(gòu)成洞的物質(zhì)粒子和向外逃逸的霍金輻射必然具有完全一致的性質(zhì)。當(dāng)Howitz和Maldacena提出了這種關(guān)于從黑洞中逃逸的機制時，Preskill和加拿大Perimeter研究所的Danie

8、lGottesman對這種機制是否有效提出了質(zhì)疑（J.HighEnergyPhys.0403026）。他們指出，HowitzMaldacena機制是很容易被破壞的，這是由于它要求在奇點處向內(nèi)墜落的物質(zhì)和霍金輻射湮滅的態(tài)處于一個極其特殊的形式。今年更早的時候，本文的作者指出，這種由糾纏導(dǎo)致的從黑洞中的逃逸還是十分魯棒（注2）的：幾乎每一個信息比特都逃逸了（Phys.Rev.Lett.96061302）。這種魯棒性的原因同樣來源于糾纏的反直

9、覺性。幾乎所有的量子態(tài)都處于被稱作它們的最大糾纏的半個比特中：它們的各個部分是高度關(guān)聯(lián)的。把糾纏的這種普遍性質(zhì)運用到HowitzMaldacena機制上之后，它意味著幾乎對于所有可以由向內(nèi)墜落的物質(zhì)和霍金輻射湮滅得到的態(tài)，幾乎所有向內(nèi)墜落的物質(zhì)的信息都逃出了黑洞，盡管它們是處于一種調(diào)制后的狀態(tài)。所以如果你曾經(jīng)發(fā)現(xiàn)自己剛從黑洞中被救出來而躺在醫(yī)院的床上，你完全可以相信物理定律本身并不會阻止你幾乎完全地恢復(fù)健康。盡管從黑洞中逃出來這個想法看

10、上去很富于幻想，但黑洞蒸發(fā)的確是可以從實驗中探測到的。比如說，在某些情況下可以在諸如歐洲核子中心（CERN）的大型強子對撞機這樣的粒子加速器上制造出微型黑洞。在這種情況下，從黑洞中逃逸的信息量可以通過實驗測量得到。從理論的觀點看，黑洞蒸發(fā)和糾纏之間的密切聯(lián)系暗示著對于引力的量子理論這個尚未解決的問題的答案也許可以在量子信息這個迅速發(fā)展的領(lǐng)域中找到。但是，在作出實驗以及理論的研究之前，你也許還是希望不要跳入黑洞。（以上內(nèi)容作者：作者：Se

11、thLloyd在美國麻省理工學(xué)院力學(xué)工程系任教）還有一些文章中有相關(guān)內(nèi)容：如果黑洞吞噬了一本書，那么對于書中的信息將會發(fā)生什么？來自物理學(xué)家最近的研究表明，在遙遠(yuǎn)的未來，黑洞會完全吐出書中的全部內(nèi)容。甚至連黑洞也不能摧毀信息。幾十年來，這個問題使得量子力學(xué)和愛因斯坦的廣義相對論之間的矛盾具體化了。量子力學(xué)認(rèn)為包含在量子狀態(tài)的信息定會保存下來——不僅有書里的單詞，而且還有每個原子和其他粒子的完整描述。因此對于今天的任何系統(tǒng)，理論上你都能計

12、算出它在昨天的狀態(tài)。但是愛因斯坦似乎認(rèn)為信息能夠被摧毀。所有掉進黑洞的東西注定都要湮滅，因為根據(jù)廣義相對論，它將會遇到時空中的奇點。在奇點出，引力變得無窮大，所有的結(jié)構(gòu)都會被毀滅。奇點可以認(rèn)為是宇宙的邊界。因為無論撞向它的什么東西都簡單的停止存在。賓西法尼亞州大學(xué)的理論物理學(xué)家AbhayAshtekar說，“廣義相對論的時空在奇點處終結(jié)了”。物理學(xué)家認(rèn)為，這個矛盾有解決的方法，那就是引力量子力學(xué)。盡管具備完備功能的量子引力理論還并不存在