沒有任何東西可以逃脫黑洞的事件視界——但新的研究表明它可能會秘密洩漏資訊。研究作者說,這種洩漏會出現在重力波的微妙特徵中,現在我們知道如何尋找它們。
1976 年,史蒂芬‧霍金的發現震撼了天文物理學界:並不完全是黑色的。相反,它們會發出微量的輻射,如果有足夠的時間,它們可以釋放出如此多的輻射,以至於。但這帶來了一個大問題。當黑洞消耗物質時,資訊會流入黑洞,而這些資訊無法逃脫。但霍金輻射不攜帶任何資訊。那麼當黑洞消失後會發生什麼事呢?
這種「黑洞資訊悖論」幾十年來一直困擾著研究人員,他們開發了許多潛在的解決方案。一種被稱為非暴力非定域性。在這種情況下,黑洞的內部透過“量子非定域性”與外部相連——其中相關的粒子共享相同的量子態——愛因斯坦將這種效應稱為“幽靈般的超距作用” 。這種非定域性是“非暴力的”,因為沒有任何能量像爆炸或合併那樣引起隨後的引力波——黑洞外時空的漣漪。相反,它們是由黑洞內部和外部之間的量子連接引起的。
如果這個假設成立,那麼黑洞周圍的時空就會產生不完全隨機的微小擾動。相反,這些變化將與黑洞內部的信息相關。那麼,當黑洞消失時,資訊就會被保存在黑洞之外,從而解決了這個悖論。
在最近的一次預印紙儘管尚未經過同行評審,加州理工學院的研究人員研究了這個有趣的假設,以探索我們如何能夠測試它。
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研究人員發現,這些非局域量子相關性不僅會在黑洞周圍的時空中留下印記,還會在黑洞周圍的時空中留下印記。它們還在黑洞合併時釋放的重力波中留下了痕跡。這些特徵以微小波動的形式存在於主重力波訊號之上,但它們具有獨特的頻譜,可以將它們與常見的波明顯區分開來。
研究人員繼續概述了分離出這種特殊訊號的程序。他們發現,目前的重力波探測器,如雷射干涉儀重力波天文台和處女座干涉儀,不具備全面確定非暴力非定域性是否是黑洞資訊悖論的準確解決方案的靈敏度。但目前正在設計和建造的項目也許能夠做到這一點。
研究的下一步是建立更精確的模型,以了解非暴力非定域性如何影響現實黑洞周圍的時空。這將提供對重力波訊號變化的精確預測——並可能解決臭名昭著的悖論。