解读诡异的黑洞,难道我们的世界有两个版本?

宇宙时空探索 2024-07-10 14:31:39

黑洞这一宇宙奇观尽管未曾为人眼所见,却已通过众多实验得到了科学家的证实。我们甚至已得以一窥黑洞的面貌。围绕黑洞的理论众多,其中尤为引人注目的是史蒂芬·霍金与莱纳·萨金两位科学家之间的论战。

霍金,知名物理学家,坚持认为黑洞会销毁一切进入其势力范围的物质,不留任何痕迹。萨金则对此提出强烈反对,花费十年时光试图找出霍金理论的缺陷。霍金进一步假设黑洞能放射出所摄入物质。

为了证明自己的看法,萨金以一种新颖的视角来探讨这个问题,提出了生死悖论——一个关于宇宙的思维实验。

设想Bob在黑洞附近太空船中盘旋,Alice选择跳入黑洞,Alice和Bob分别会目睹什么?Bob或将目睹Alice被黑洞吞噬,Alice则感受到自己在无限接近事件视界时速度减缓,那是因为重力严重弯曲了时空。根据相对论,Bob所见的Alice最终会停在事件视界,脸上挂着微笑。故事到此,Alice似乎永远无法进入黑洞。

但从Alice的角度看,她却能毫不拖泥带水地坠入黑洞,几乎毫无痛苦。她可能在接近黑洞核心时才感到不适,紧接着是身体的扭曲。

这两套相互冲突的叙述展现了同一事件的两面。在一种说法中,Alice停在事件视界;另一种说法,Alice已穿过事件视界。在这样的版本中,Alice已逝;而在另一版本,Alice被冻结在时空之中,依旧生存。但萨金最终领悟到如何解决这个悖论,赢得了这场关于黑洞的辩论。

他想到了弦理论中使用的某些概念,能够解开这个谜团。弦理论认为基本粒子远不止其表面形象那么简单。好比一个旋转的螺旋桨,在高速旋转时,我们只能看到中央的轴,误以为是一个简单的粒子。但如果使用高速相机,我们将能捕捉到它旋转时的全貌,发现它远比想象中复杂。

弦理论中的基本粒子在振动之外还有更多的振动。就如同一个旋转的螺旋桨,在叶片末端还藏有更小的螺旋桨,层层嵌套,无穷无尽,每一层的转速都比前一层更快。用高速相机拍摄,就会发现越来越多的结构显现。

萨金意识到,黑洞就像是一个极速的相机,它减缓了靠近事件视界的物体速度。现在,再次设想Bob和Alice,以及一个黑洞。这次,Alice驾驶的飞机由一个弦论螺旋桨驱动。对她而言,体验并无变化,她依然坐在驾驶舱内,飞越事件视界。自始至终,Alice只看到中央的旋翼叶轴,在黑洞中心遭遇与之前相同的命运。

这两种景象似乎不再矛盾,Alice要么在黑洞中心被压碎,要么在穿越事件视界时被压碎。萨金将这种全新的观察方式称为全息原理。

萨金的理论解决了信息丢失问题,表明黑洞中心的三维物体在二维平面上展现,每个落入黑洞的物体都会在中心留下痕迹,以及在事件视界上微弱发光的全息图像。黑洞发出霍金辐射时,这些辐射连接着落入的物体,信息得以保存。

在2004年都柏林的科学会议上,霍金承认失败,承认黑洞不会摧毁信息。萨金赢得了关于黑洞的辩论,但他的贡献远不止于此。这个理论不仅适用于黑洞,还迫使我们以全新的视角审视现实世界。仿佛有两种版本描述你我以及这房间内的一切,一个是我们熟知的三维现实,另一个则像房间墙壁上的全息图像,看似混乱无序,却蕴含着完全相同的信息。这个概念如今已成为物理学的基本原则,信息储存在某种全息电影中,存在于宇宙的边缘。

从某种意义上说,三维空间只是现实的一个版本,另一个存在于数十亿光年之外,在宇宙的边界。这两种现实为何并存,成为物理学界必须解开的最大谜团之一,而其中的挑战在于理解空间本身,为何三维的空间会将所有信息以二维的全息图像储存?

黑洞带来种种挑战,让这些问题变得更加难以解决,因为黑洞是空间中本不应存在的现象。如果我们要问空间究竟是如何产生的,目前尚无定论。

黑洞在过去的百年里一直吸引着人们的想象,被视为通往平行宇宙的桥梁、时间机器,以及可能有一天会毁灭地球的恐怖力量。这些想法或许有一天会得到证实。然而,在这一刻,黑洞已经对我们的世界产生了深远的影响。它们发光的全息表面似乎在告诉我们,我们所认为的一切都会在宇宙的边缘得到反映!

2 阅读:87
评论列表
  • 2024-09-22 11:54

    你看的黑洞只是表面而已[捂脸哭][捂脸哭]

宇宙时空探索

简介:用通俗的语言诠释科学