神理论:人掉入黑洞会怎么?死了同时又活着

超大质量天体能够招致空间歪曲。超大质量天体能够招致空间歪曲。
在黑洞中,空间变得异样歪曲。在黑洞中,空间变得异样歪曲。
黑洞的界限兴许是面焚烧的火墙。黑洞的界限兴许是面焚烧的火墙。

  新浪讯 北京时间12月28日消息,据国外媒体报道,对于科学家来说,黑洞一直是一个未解之谜;对于普通大众来说,黑洞更是带有许多神秘的色彩。有人会有担心和疑问,假如人掉入黑洞,毕竟是会被立即撕成碎片,还是会安然无恙毫发无损?没人晓得谜底。不外,有科学家以为,兴许掉入黑洞并不一定意味着死亡,你的命运或者会变得比你想像中的更加神奇、怪异,由于在一个场景里你已化为灰烬,而在另一个场景里,你还好好地活着。这个神奇的理论,听起来是不是有点不可思议?那就来听听科学家的说明吧。

  爱因斯坦曾经告诉咱们,重力会招致时空歪曲。当一颗超大质量恒星燃料焚烧殆尽的时候,就有可能发生某种足以招致世界歪曲的极端密度。当它的质量衰减到一定水平时,就会向内塌陷,空间也就随之歪曲。引力场变得异样强大,以致于没有任何光芒能够逃离,就会使得原恒星所在区域变得异样黑暗,也就是所谓的黑洞。黑洞的界限能够抵消光芒企图逃离的力量。越接近黑洞界限,越是无处可逃。黑洞界限充满了能量,界限的量子效应发生了灼热粒子流,并向周围的宇宙空间辐射开来,这就是所谓的“霍金辐射”,这是以著名物理学家史蒂芬-霍金名字命名的。在足够长的内,黑洞将辐射消耗完自身的全部质量,并随之消逝。

  假如你能够深入到黑洞之中,空间将变得越来越弯曲,直到黑洞的中心,空间就已变成了完全的歪曲。这是一种奇怪的现象,由于时空曾经不代表任何意义,咱们所晓得的物理学定律将不再适用。黑洞中毕竟发生了什么?没有人会晓得。黑洞的内部,一直是一个谜。

  假如你意外掉入了宇宙中的某个黑洞,将会发生什么呢?首先,让咱们假设你有一个名字叫安妮的同伴。当你在掉入黑洞时,她正处于安全的范围以外,而且亲眼目睹了这恐怖的一幕。从她的角度来看,所有事情都将变得极为神奇、怪异。

黑洞界限并不是某种固体阻碍。黑洞界限并不是某种固体阻碍。

  当你向黑洞的界限一直加速掉落时,安妮会看到你的身体一直伸长并开始歪曲,就好比她正经由一个巨型放大镜在观察你。此外,你距离界限点越近,你前进的速度看起来变得越来越慢。你也无奈向她喊话,由于那边没有空气。当然,你能够用你的手机向她发送闪光信号,好比摩尔斯电码。不外,你向她发送的信号可能会传输很慢,很迟才到达她那边,由于光波也被拉伸歪曲,并被降低了频率,好比这样,“一切都好,一..切..都..好,一…切…都…好,……”。当你到达界限点,安妮看到你变得静止,就像是有人按下了停止键。你静止在那边,没有任何动作,身体沿着界限一直拉伸,并被灼热的火焰所吞噬。在安妮看来,由于空间的拉伸、时间的停止以及霍金辐射的火焰,你曾经慢慢地消逝了。乃至在你越过黑洞的界限之前,你就曾经化为灰烬。

  在为你准备葬礼之前,让咱们先忘记安妮,再从你本人的视角来回顾整个过程。在你本人看来,是不是也有更加神奇的事情发生呢?谜底是没有。当你向这个宇宙中最为不祥的目的地一直加速前进时,你没有任何碰撞或不安的感觉,当然没有拉伸、变慢的变化或可怕的辐射。那是由于你正处自由落体运动过程中,你没有感受到任何重力,这也是爱因斯坦所以为的本人“最愉快的想法”。

霍金辐射自黑洞界限喷出。霍金辐射自黑洞界限喷出。

  毕竟,黑洞的界限并不是漂浮于中的一面砖墙,它是透明的、无形的。黑洞之外的观察者无奈看透它,然而对你来说不是,由于你并没有感觉到那个界限的存在。当然,假如黑洞较小,你就会碰到困难。假如你的脚部的重力远大于你头部的重力,那么你就会被拉抻成一段意大利面条那样的形状。不外,幸运的是,你碰到的是一个大黑洞,一个比咱们的太阳要重数百万倍的黑洞。因而,那种会将你拉成意大利面条的引力差别已小到足以忽略。

一旦掉入黑洞,你将永久无奈出来。一旦掉入黑洞,你将永久无奈出来。

  事实上,在一个足够大的黑洞中,你乃至能够畸形地度过余生,直到抵达黑洞的奇点时死亡。你兴许会想,这样的生命毕竟畸形到什么水平?毕竟你会被吸入时空裂缝,会违背你的意志,更无奈回头另择出路。然而,你要考虑到,你的感受并不是来自空间体验,而是来自时间。时间只能向前,永久无奈回头。这并非仅仅是一个类比。黑洞歪曲了时空到一个如此极端的水平,以致黑洞内部的时空完全互换了角色。从某种意义上讲,是时间将你拉到了黑洞的奇点。你无奈转向,也无奈逃离黑洞,就好比咱们无奈回到过去一样。

  听完上述说明,你现在或者又忍不住提出另一个困惑。既然本人活得好好的,那安妮毕竟又错在哪里?假如你在黑洞中周围确切没有任何怪异的事物,空空的世界,那为什么她会坚称看到你在界限处被烧成灰烬呢?这是她的幻觉呢?

  事实上,安妮是极为理智的。从她的角度来看,你确切被已在界限处被烧成了灰烬。这不是幻觉。假如可能的话,她乃至会收集到你的骨灰并送给你最亲爱的人。实际上,自然界的定律请求你必需站在黑洞之处看待这个,就好比从安妮的角度来看,由于量子物理学请求信息永久不能丢失。任何一点点能够描述你存在的信息必需要留在界限之外,否则安妮的物理学定律将会失效。

没有人晓得黑洞内毕竟有什么。没有人晓得黑洞内毕竟有什么。

  从另一方面讲,物理学定律也请求你穿越界限时,没有碰到灼热粒子流或任何非畸形事物。否则,你将违背了爱因斯坦的“最愉快的想法”和他的狭义相对论。因而,物理学定律请求你必需同时具备两种状态,即黑洞外的一堆灰烬和黑洞内的活生生的人。最后,还有第三条物理学定律请求信息不能被克隆。也就是说,你必需同时处于两个地方,但事实上只有一个你本人。

  这样听起来好像很矛盾,物理学定律让咱们得到一个似乎非常荒谬的论断。物理学家将这种矛盾的论断称为“黑洞信息悖论”。幸运的是,科学家们于1990年找到了处理这一悖论的方法。美国物理学家李奥纳特-苏士侃以为,这一悖论并不存在,由于没有任何人看到过本人的克隆版本。安妮只看到了那个化为灰烬的你,你也只看到了存活的本人,你和安妮永久无奈将这两个“你”进行对比,也没有第三者同时看到黑洞内外的你。因而,没有任何物理学定律会被打开。除非你请求必需弄清楚哪个故事是实在的,你毕竟是活着还是死的。

间隔很远的粒子之间可能会发生莫明其妙的“纠缠”。间隔很远的粒子之间可能会发生莫明其妙的“纠缠”。

  黑洞告诉咱们一个重要的秘密,那就是没有所谓的“实在”。“实在”取决于你在问谁,既有安妮以为的“实在”,也有你以为的“实在”。

  2012年夏天,由物理学家艾哈迈德-艾尔姆赫里、唐纳德-马罗尔夫、乔-波尔金斯基和詹姆斯-苏利等人组成的研究团队AMPS提出一个思想实验设计计划,该计划可能彻底颠覆此前咱们对黑洞的所有认识。

  AMPS团队以为,苏士侃的计划取决于一个事实,那就是你和安妮之间的任何分歧都能够经由黑洞界限来处理。假如安妮看到了被霍金辐射烧成灰烬的不幸版本的你,那不大,由于有黑洞界限,所以她看不到另一侧漂浮于黑洞内的另一个版本的你。然而,假如她有机会看到另一侧的你,那怎么说明?畸形的相对论并不以为这是一个,但量子物理学则让这个变得复杂化。万一安妮能够看到界限另一侧的场景,好比利用爱因斯坦所称的“幽灵超距作用”这一方法,那该怎么办?

  当两组被隔离在不同空间中的粒子不可思议地纠缠在一起时,就会发生这种情况。它们是一个单一且不可分割的整体的一部分,因而那种用于描述这种现象的信息不可能在个体身上找到,只能经由它们之间的联系找到。

黑洞会从附近恒星吸取物质。黑洞会从附近恒星吸取物质。

  AMPS研究团队的思路就在于此。咱们将安妮所掌握的界限附近的信息称为“A”。假如她的故事是正确的,而你曾经在黑洞外被霍金辐射烧为灰烬。那么,“A”信息肯定会与另一组信息有纠缠和关系,即“B”信息,也就是灼热辐射流。从另一方面讲,假如你的故事是实在的,你还好好地活在界限的另一侧,那么,“A”信息肯定与另一组不同的信息纠缠和关系,即“C”信息,也就是黑洞内的某个地方。问题在于,每一组信息只能关系一次。这就意味着“A”只能与“B”或“C”之一关系,而不能同时关系。

  假如安妮掌握了“A”信息,并将其放入便携式“关系解码”机中,该机器将会解码出谜底,要么是“B”信息,要么是“C”信息。假如谜底是 C,那么你的故事是实在的,量子物理学定律将被打开。假如 A 与位于黑洞深处的 C 纠缠和关系,那么安妮将永久丢失本人的信息。这又打开了量子物理学信息永久不能丢失的定律。假如谜底是 B,即安妮的解码机发现 A 与 B 纠缠和关系,那么安妮的故事是真的,狭义相对论将无效。这就意味着你确切是被烧成了灰烬,即你没有真正地穿越界限,而是碰到了一面焚烧的火墙。

黑洞会招致经过的光芒发生歪曲,发生“透镜”效果。黑洞会招致经过的光芒发生歪曲,发生“透镜”效果。

  咱们再次回到最初提到的问题,即当你掉入黑洞时毕竟发生了什么?你真的穿过了界限,继续畸形地度过余生,还是在接近界限时碰上了一面致命的火墙?没有人晓得谜底。这也成为了基础物理学最有争议的困难之一。

  物理学家用了一个多世纪的时间试图化解狭义相对论与量子物理学之间的矛盾,他们晓得最终两者之一必将妥协。黑洞悖论的处理计划或者能够帮助咱们处理宇宙更深层次的理论。线索或者就在安妮的解码机中。要想找到与 A 纠缠的另一组信息是一个超级复杂的困难。因而,美国普林斯顿大学物理学家丹尼尔-哈罗和斯坦福大学物理学家帕特里克-海登想晓得处理这一困难毕竟需要多长时间。2013年,他们经由计算得出论断,即使安妮使用物理学定律所允许的速度最快计算机,她也需要极其漫长的时间来解码这种纠缠。当她得到谜底时,这个黑洞或者早已蒸发,从宇宙中消逝了。

半人马座A有一个黑洞。半人马座A有一个黑洞。

  假如是这种情况,问题的复杂性可能会让安妮望而却步,放弃努力去探寻毕竟哪个故事是实在的。这就可能招致一种情形出现,即两个都是正确的,其实在性依赖于不同的观察者,所有的物理学定律都是有效的,没有人会碰到危险的、莫明其妙的火墙。这也会给物理学家带来新的思考,即复杂的计算与时空之间的关系。

  这就是关于黑洞的故事。它们并非仅仅是旅行者所可能碰到的讨厌阻碍,它们还是处理物理学定律困难的理论实验室。假如实在的本质隐藏于某处,那么探寻它的最佳场所就是黑洞。咱们最好是站在黑洞之处去探索,至少在弄清楚火墙之前必需要这么做。(彬彬)

 

转载自:https://tech.sina.com.cn/d/s/2015-12-28/doc-ifxmxxsr3851145.shtml

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