為什麼有些物理學家認為我們生活在黑洞內

黑洞是奇怪的物體（儘管我們已經對它們有了很多了解），它混淆了我們對物理學的理解。 為了調和研究過程中發現的一些悖論，物理學家仍然提出了更奇怪的假設，其中一個假設暗示我們生活在一個，我們看到和感知到的所有東西實際上都是在我們的宇宙邊界處編碼的，這是二維（加時間）宇宙的 3D（加時間）表示。 除此之外，有些人認為這可能意味著我們的宇宙位於更大宇宙的黑洞內。

黑洞是大質量恆星坍縮時形成的，是一種重力非常強，甚至連光都無法逃脫的太空區域。 當從熱力學角度研究它們時，它們的存在提出了一個問題。 黑洞達到平衡時的最終狀態只取決於三個參數：質量、角動量和電荷。

「在經典廣義相對論中，黑洞可以阻止任何粒子或形式的輻射從其宇宙監獄中逃逸，」法國天體物理學家讓-皮埃爾·魯米內特(Jean-Pierre Luminet) 在一篇論文中解釋道。2016年回顧。 「對於外部觀察者來說，當物體穿過事件視界時，有關其材料屬性的所有知識都會丟失。僅保留 M [質量]、J [角動量] 和 Q [電荷] 的新值。因此，黑洞吞噬了大量的資訊。

聽起來很簡單不是嗎，或至少像物理學一樣簡單？ 但如果黑洞有質量（而且它們有很多質量）那麼它們應該有溫度根據熱力學第一定律，並且符合熱力學第二定律，它們應該輻射熱量。 史蒂芬霍金證明黑洞應該發射輻射？ 現在稱為霍金輻射？ 形成於黑洞的邊界。

「霍金隨後指出了一個悖論。如果黑洞可以蒸發，那麼它所包含的部分資訊就會永遠丟失，」盧米內特繼續說道。 「黑洞發出的熱輻射中包含的資訊被降級了；它不能重述先前被黑洞吞噬的物質的資訊。不可挽回的資訊損失與量子力學的基本假設之一相衝突。根據薛定諤方程，隨時間變化的物理系統無法創建或銷毀訊息，這種屬性稱為么正性。

這被稱為黑洞資訊悖論，並且？ 鑑於它似乎違反了我們目前對宇宙的理解？ 它一直是大量研究和辯論的主題。

一種提議的解決方案是透過在以下背景下研究黑洞的熱力學而找到的：。 傑拉德·特·霍夫特 (Gerard t Hooft) 表明，總黑洞內部所包含的內容是根據其視界的表面積而不是其體積來定義的。 這使得我們可以觀察黑洞的熵。

「從資訊的角度來看，0 或 1 形式的每一位對應於四個普朗克區域，這使得人們可以找到貝肯斯坦·霍金熵公式，」盧米內特繼續說道。 「對於外部觀察者來說，關於黑洞熵的信息，一旦由跨越事件視界的物體的三維結構所承載，似乎就丟失了。但從這個角度來看，信息被編碼在二維上因此，胡夫特得出結論，黑洞吞噬的資訊可以在量子蒸發過程中完全恢復。

雖然這在某種程度上令人放心（黑洞並沒有違反熱力學第二定律，是的），但它導致了一個相當明顯的想法，即三維體積的物理現象可以在其二維邊界上進行描述。

雖然黑洞外的空間並非如此，但有人提出宇宙本身可能是一個黑洞，所有過程都發生在黑洞的邊界，而我們觀察到的東西是從這些相互作用中產生的。 這是一個瘋狂的想法，還有更瘋狂的標籤。 例如，有人建議重力可能作為一種突現力出現來自邊界處的糾纏熵。

該理論並不是解釋我們宇宙的最引人注目的想法，標準物理學仍然最好地描述了我們所看到的宇宙。 但人們認真對待它是有原因的。

一方面，為了讓模型發揮作用，宇宙的哈伯半徑？ 我們可觀測宇宙的半徑？必須相同作為它的史瓦西半徑，或者如果黑洞內的所有物質都凝結到一個點時將產生的黑洞的大小。 事實上，這兩個數字出乎意料地接近，儘管這也可以歸結為宇宙巧合。

還有其他原因，像這個，這表明我們可以生活在更大宇宙的黑洞中。 但在這樣的理論提出超出我們目前對物理學理解的令人信服的證據和預測之前，我們建議不要陷入存在危機，無論你是傳統時空中的 3D 物體還是來自更大宇宙內部的二維邊界。