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如果信息不能被摧毁 ， 那么当一个吞噬了一个装满信息的大肚子的黑洞消失时会发生什么?
物理学家斯蒂芬·霍金首次提出的一个看似难以解决的黑洞悖论 ， 终于可以通过穿越时空的虫洞来解决 。
“黑洞信息悖论”指的是信息不会在宇宙中毁灭 ， 但当一个黑洞最终蒸发时 ， 被这个宇宙真空吸尘器吞噬的任何信息应该早就消失了 。 这项新研究提出 ， 这个悖论可以通过自然界的终极作弊密码——虫洞或时空通道来解决 。
“虫洞将黑洞内部和外部辐射连接起来 ， 就像一座桥 ， ”日本理研所跨学科理论与数学科学项目的理论物理学家后藤加人(Kanato Goto)在一份声明中说 。
根据后藤的理论 ， 第二个表面出现在黑洞的视界内 ， 这一边界是任何东西都无法逃脱的 。 来自虫洞的线将这个表面与外部世界连接起来 ， 将信息纠缠在黑洞内部和其边缘泄漏的辐射之间 。
黑洞信息悖论20世纪70年代 ， 霍金发现黑洞并不完全是黑色的 ， 但一开始 ， 他并没有意识到自己造成的巨大问题 。 在他发现黑洞之前 ， 物理学家认为黑洞非常简单 。 当然 ， 各种复杂的东西都掉进去了 ， 但是黑洞把所有的信息都锁起来了 ， 再也看不见了 。
但霍金发现黑洞会释放辐射 ， 并最终会完全蒸发 ， 这个过程现在被称为霍金辐射 ， 但这种辐射本身并不携带任何信息 。 事实上它不能;根据定义 ， 黑洞的视界阻止信息离开 。 所以 ， 当一个黑洞最终蒸发并从宇宙中消失时 ， 它所有被锁定的信息都去了哪里?
这就是黑洞信息悖论 。 一种可能性是信息可以被破坏 ， 这似乎违反了我们对物理学的所有了解 。 (例如 ， 如果信息可能丢失 ， 那么您就无法从当前事件中重建过去 ， 或预测未来事件 。 )相反 ， 大多数物理学家试图通过寻找某种方法来解决这个悖论——任何一种方法——让黑洞内部的信息通过霍金辐射泄露出去 。 这样 ， 当黑洞消失时 ， 信息仍然存在于宇宙中 。
不管怎样 ， 描述这一过程都需要新的物理学 。
“这表明目前的广义相对论和量子力学是不一致的 ， ”后藤说 。 “我们必须找到量子引力的统一框架 。 ”
一个关于两个熵的故事1992年 ， 霍金的前研究生、物理学家唐·佩奇(Don Page)从另一个角度看待信息悖论问题 。 他从量子纠缠开始研究 ， 量子纠缠是指遥远的粒子命运相连 。 这种纠缠就像霍金辐射和黑洞本身之间的量子力学联系 。 Page通过计算“纠缠熵”来测量纠缠量 ， “纠缠熵”是一种测量纠缠霍金辐射中包含的信息量的方法 。
在霍金最初的计算中 ， 没有信息逃逸 ， 纠缠熵一直在增加 ， 直到黑洞最终消失 。 但佩奇发现 ， 如果黑洞确实释放信息 ， 纠缠熵最初会增长;然后 ， 在黑洞生命周期的一半 ， 它在最终达到零之前下降 ， 当黑洞蒸发(意味着黑洞内的所有信息最终逃逸) 。
如果佩奇的计算是正确的 ， 这表明如果黑洞确实允许信息逃逸 ， 那么在它们生命的中途一定会发生一些特殊的事情 。 虽然佩奇的工作没有解决信息悖论 ， 但它确实给了物理学家一些有趣的工作 。 如果他们能给黑洞一个中年危机 ， 那么这个解决方案可能正好解决这个悖论 。
通过虫洞
黑洞天鹅座X-1正在从一颗巨大的蓝色伴星中吸取物质 。 一旦这些“东西”到达视界 ， 就无法逃脱了 ， 对吧?
最近 ， 几个理论团队已经运用弦理论的数学技术来检验这个问题——弦理论是一种统一爱因斯坦相对论和量子力学的方法 。 他们正在研究视界附近的时空如何可能比科学家最初想象的更复杂 。 多复杂?尽可能的复杂 ， 允许任何形式的弯曲和弯曲在微观尺度上 。
他们的研究导致了两个令人惊讶的特点：
- 一个是在事件视界下方出现了“量子极值面” 。 这个内部表面缓和了离开黑洞的信息量 。 最初 ， 它做的不多 。 但当黑洞的寿命过半时 ， 它开始主导纠缠态 ， 减少了释放的信息量) ， 所以纠缠态熵符合佩奇的预测 。
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