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霍金“黑洞悖論”世紀謎題将解開?科學家發現“量子毛發”

近日,科學家表示可能已經破解了霍金所提出的著名“黑洞悖論”,這一謎題困擾了科學家将近半個世紀。

霍金“黑洞悖論”世紀謎題将解開?科學家發現“量子毛發”

據了解,霍金對宇宙起源學的重要貢獻之一是1975年發表的黑洞輻射理論。黑洞是宇宙中品質極大、引力極強的區域。霍金以數學計算的方法證明黑洞會産生輻射,這些輻射是以得名“霍金輻射”。

但霍金曾認為黑洞輻射不包含黑洞内部物質的相關資訊,并且所有黑洞最終都會消亡。一旦黑洞消失,黑洞内部物質資訊将不知所蹤。這些資訊的去向之謎就構成了所謂的“黑洞悖論”。這與量子實體學的理論背道而馳,因為黑洞裡的資訊不可能就這樣完全消失。

目前,英國薩塞克斯大學科學家通過兩項研究發現,他們可能已經通過證明黑洞具有“量子毛發”(quantum hair)特性解決了“黑洞悖論”問題。如果正确的話,這将标志着理論實體學的重大進步。

第一項研究發表在《實體評論快報》(Physical Review Letters)。此項研究中,薩塞克斯大學研究人員證明了黑洞比科學家最初想象的要複雜得多,黑洞的引力場包含了黑洞如何形成的資訊。他們表示物質坍縮成黑洞時,會在引力場中留下印記,這個印記被稱為“量子毛發”。

霍金“黑洞悖論”世紀謎題将解開?科學家發現“量子毛發”

圖檔來自《實體評論快報》(Physical Review Letters)

在發表于《實體快報B》(Physics Letters B)的後續論文中,薩塞克斯大學數學和實體科學學院教授Xavier Calmet和密歇根州立大學教授Stephen Hsu表示,“量子毛發”可以解決霍金“黑洞悖論”。

此次,研究人員表示新發現的“量子毛發”在黑洞坍塌時,可以提供資訊儲存的機制,以此解決“黑洞悖論”問題。根據這一理論,兩個品質和半徑相同,但内部成分不同的黑洞,其引力場會有非常細微的差異。

“此前,科學界普遍認為,解決黑洞悖論需要實體學範式上的巨大轉變,重新制定量子力學或廣義相對論。”Xavier Calmet教授說道,“但我們的研究表明,‘量子毛發’理論可以用來對黑洞進行計算,并解釋資訊是如何存儲的,并不需要所謂的新實體學。”

“量子毛發”理論目前無法通過天文觀測進行驗證,因為其引力波動幅度太小,難以測量。

倫敦帝國理工學院理論實體學家Toby Wiseman對此表示,前述研究是“一項很好的工作”,但他仍不相信這能夠解決“黑洞悖論”問題。他認為,“量子毛發”理論或許可以幫助人類獲得一些關于黑洞内部的其它資訊,但無法解釋黑洞裡丢失的全部資訊。

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