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(duì)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(gè)稱為“視界”的封閉邊界，黑洞中隱匿著巨大的引力場(chǎng)因引力場(chǎng)特別強(qiáng)以至于包括光子在內(nèi)的任何物質(zhì)只能進(jìn)去而無(wú)法逃脫。形成黑洞的星核質(zhì)量下限約3倍太陽(yáng)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(shí)期的質(zhì)量。除了這種恒星級(jí)黑洞，也有其他來(lái)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(jiàn)，這就是這種物體被稱為“黑洞”的緣故。我們無(wú)法通過(guò)光的反射來(lái)觀察它，只能通過(guò)受其影響的周圍物體來(lái)間接了解黑洞。雖然這么說(shuō)，但黑洞還是有它的邊界，即＂事件視界（視界）＂據(jù)猜測(cè)，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(shí)產(chǎn)生的。另外，黑洞必須是一顆質(zhì)量大于錢(qián)德拉塞卡極限的恒星演化到末期而形成的，質(zhì)量小于錢(qián)德拉塞卡極限的恒星是無(wú)法形成黑洞

3、的（有關(guān)參考：《時(shí)間簡(jiǎn)史》——霍金著）物理學(xué)觀點(diǎn)解釋物理學(xué)觀點(diǎn)解釋：黑洞其實(shí)也是個(gè)星球(類似星球)只不過(guò)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(méi)有飛走一樣)不管用多大的速度都無(wú)法脫離。對(duì)于地球來(lái)說(shuō)，以第二宇宙速度（11.2kms）來(lái)飛行就可以逃離地球，但是對(duì)于黑洞來(lái)說(shuō)，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(lái)，于是射進(jìn)去的光沒(méi)有反射回來(lái)，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(jìn)去，當(dāng)速度比黑洞快時(shí)就可以穿過(guò)黑洞邊緣。信息能夠從黑洞的引力中逃逸嗎？雖然將近兩個(gè)世紀(jì)以來(lái)，人們都認(rèn)為答案是否定的，但是最近的研究促使我們對(duì)這個(gè)觀點(diǎn)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(diǎn)是由英國(guó)牧師JohnMichell在1783年提出的。十年以后，偉大的法國(guó)數(shù)學(xué)家拉普拉斯使用牛頓引力定律計(jì)算了一顆星要只要致密到什么程度這種現(xiàn)象就會(huì)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(yùn)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(lái)逃出這顆星球的引力場(chǎng)。后來(lái)在二十世紀(jì)早期，德國(guó)物理學(xué)家KarlSchwarzschild用愛(ài)因斯坦的廣義相對(duì)論確認(rèn)了這個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)，越過(guò)它之后沒(méi)有什么東西可以逃離出引力場(chǎng)：“事件視界”。在愛(ài)因斯坦的理論中，空間實(shí)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(gè)世界七十年代，開(kāi)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(duì)量子力學(xué)這個(gè)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(guó)劍橋大學(xué)的史蒂芬霍金基于耶路撒冷希伯來(lái)大學(xué)的JacobBekenstein的工作說(shuō)明，當(dāng)你在描述黑洞周圍的量子場(chǎng)時(shí)，這個(gè)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(shuō)明了黑洞可以蒸發(fā)?；艚鸬墓ぷ黢R上被看作是一個(gè)重要的突破，它是量子力學(xué)在黑洞上的首個(gè)精確的應(yīng)用。[鍵入文字]讓我

7、們假定這兩個(gè)粒子能夠變成虛無(wú)的唯一途徑就是成為一個(gè)糾纏態(tài)——也就是說(shuō)，一起撞到奇點(diǎn)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(gè)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(shuō)，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(jī)制時(shí)，Preskill和加拿大Perimeter研究所的Danie

8、lGottesman對(duì)這種機(jī)制是否有效提出了質(zhì)疑（J.HighEnergyPhys.0403026）。他們指出，HowitzMaldacena機(jī)制是很容易被破壞的，這是由于它要求在奇點(diǎn)處向內(nèi)墜落的物質(zhì)和霍金輻射湮滅的態(tài)處于一個(gè)極其特殊的形式。今年更早的時(shí)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(gè)信息比特都逃逸了（Phys.Rev.Lett.96061302）。這種魯棒性的原因同樣來(lái)源于糾纏的反直

9、覺(jué)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(gè)比特中：它們的各個(gè)部分是高度關(guān)聯(lián)的。把糾纏的這種普遍性質(zhì)運(yùn)用到HowitzMaldacena機(jī)制上之后，它意味著幾乎對(duì)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(lái)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(huì)阻止你幾乎完全地恢復(fù)健康。盡管從黑洞中逃出來(lái)這個(gè)想法看

10、上去很富于幻想，但黑洞蒸發(fā)的確是可以從實(shí)驗(yàn)中探測(cè)到的。比如說(shuō)，在某些情況下可以在諸如歐洲核子中心（CERN）的大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)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(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)量得到。從理論的觀點(diǎn)看，黑洞蒸發(fā)和糾纏之間的密切聯(lián)系暗示著對(duì)于引力的量子理論這個(gè)尚未解決的問(wèn)題的答案也許可以在量子信息這個(gè)迅速發(fā)展的領(lǐng)域中找到。但是，在作出實(shí)驗(yàn)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(guó)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(shū)，那么對(duì)于書(shū)中的信息將會(huì)發(fā)生什么？來(lái)自物理學(xué)家最近的研究表明，在遙遠(yuǎn)的未來(lái)，黑洞會(huì)完全吐出書(shū)中的全部?jī)?nèi)容。甚至連黑洞也不能摧毀信息。幾十年來(lái)，這個(gè)問(wèn)題使得量子力學(xué)和愛(ài)因斯坦的廣義相對(duì)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(huì)保存下來(lái)——不僅有書(shū)里的單詞，而且還有每個(gè)原子和其他粒子的完整描述。因此對(duì)于今天的任何系統(tǒng)，理論上你都能計(jì)

12、算出它在昨天的狀態(tài)。但是愛(ài)因斯坦似乎認(rèn)為信息能夠被摧毀。所有掉進(jìn)黑洞的東西注定都要湮滅，因?yàn)楦鶕?jù)廣義相對(duì)論，它將會(huì)遇到時(shí)空中的奇點(diǎn)。在奇點(diǎn)出，引力變得無(wú)窮大，所有的結(jié)構(gòu)都會(huì)被毀滅。奇點(diǎn)可以認(rèn)為是宇宙的邊界。因?yàn)闊o(wú)論撞向它的什么東西都簡(jiǎn)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(shuō)，“廣義相對(duì)論的時(shí)空在奇點(diǎn)處終結(jié)了”。物理學(xué)家認(rèn)為，這個(gè)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