
新的研究表明,可以通过感觉自己的“头发”来检测到黑洞内锁定的信息。
黑洞是天体的重力如此之重,即使光线越过,甚至没有光线也无法逃脱它们的离合器事件视野,或无回报。黑洞的事件视野将秘密锁定在其中 - 可以完全彻底改变我们对物理学的理解。
不幸的是,几十年来,许多科学家认为任何信息掉入黑洞中的任何信息都可能永远消失。但是新的研究表明,时空的涟漪或引力波通过在黑洞的表面上揭示出稀疏的“头发”的存在,可能会带来这些隐藏信息的微弱耳语。
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一个毛茸茸的问题?
据我们了解到它们(诚然,这不是很多),黑洞是可疑的简单对象。无论落入什么,无论是恒星,气体和灰尘云还是最坏的敌人,都可以用三个和三个简单的数字来描述黑洞:电荷,质量和旋转。
这意味着,如果您有两个完全相同的黑洞,完全相同的电荷以及以完全相同的速度旋转,则您将无法分开。这是可疑的原因是,所有多汁的信息都必须发生某些事情,这些信息落入了这两个黑洞中。它被摧毁了吗?在活动视野之下丢失?卡在宇宙的某些无法进入的部分?
最简单的解决方案是由美国物理学家约翰·惠勒(John Wheeler)最初创造的“黑洞没有头发”的定理 - 它们中没有编码的额外信息。只是他们的群众,电荷和旋转。除了事件视野之外,其他一切都被简单地摧毁了(某种程度上)。
信息悖论
但是在1974年,史蒂芬·霍金(Stephen Hawking)提出了一个革命性的想法:黑洞不是不可避免的宇宙真空吸尘器;相反,亚原子颗粒可能会通过异国情调的量子过程逃离黑洞,这将导致从其表面释放辐射。随着时间的流逝,这个鹰辐射,被称为,会导致黑洞慢慢失去能量(因此质量)。最终,在逐渐失去能量的eons之后,黑洞将完全蒸发。
除了讨厌的无头发的想法外,这一切都很好。如果黑洞可以蒸发,那么掉入其中的所有信息会发生什么?
据我们所知,霍金辐射不会带来任何信息。而且,我们真的非常认为,在这个宇宙中可以创建或破坏信息(当然是可能的,但会使一堆已知的物理学相当不错,这会违反观察和实验)。
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因此,黑洞信息悖论。信息进入一个黑洞,黑洞消失了,我们不知道信息会发生什么。
为了修复此悖论,我们要么需要修复我们对黑洞的了解,要么修复我们对鹰辐射的了解。或两者兼而有之。
也许这些信息被锁定在黑洞深处,近乎奇异性附近,蒸发在此之前停止,留下了一个充满信息的小小的小球。
也许黑洞并非完全无毛。也许,也许,他们保留了在其表面上落入它们的任何东西的信息,其中包含在“拉伸地平线”的事物中,这是事件范围上方的表面,其中包含量子机械信息。随着黑洞的溶解,霍金辐射将延伸地平线中包含的信息带走,解决悖论并确保我们所知的现实。
好主意,但是我们如何测试呢?
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时空的涟漪
一项新研究,于6月22日发表给arxiv数据库(但尚未审查)提出了一种找到这些丝滑链的方法:引力波检测。
当黑洞合并时,它们释放出一大堆引力波,这些波浪在整个宇宙中荡漾。尽管这些碰撞具有令人难以置信的能量,但这些宇宙粉碎的引力波异常薄弱。到这些波冲洗地球时,它们几乎无法轻推各个原子。
但是我们有Ligo(激光干涉仪重力波观测站,一个跨球天文台),可以通过从遥远的探测器传播的光线来检测这些微妙的运动。 Ligo观察到了整个宇宙中数十个潜在的黑洞碰撞的后果,甚至导致诺贝尔奖奖在2017年。到目前为止,这些观察结果与“无头发定理”一致,这表明黑洞表面上没有编码额外的信息。
但是仍然有机会。黑洞上可能会有“柔软的头发” - 只需一点点信息即可以一种具有挑战性的方式构造。
当然,物理学家想测试这个想法,因为如果我们可以证明黑洞有头发,我们不仅可以解决现代物理学的主要谜语,而且很可能为更好地理解量子重力的理解铺平了道路,或者将调和一般相对论的理论,该理论可以大规模控制宇宙,并以大规模控制宇宙,并将其大规模理解。量子力学,它在最细微的范围内描述了现实。现在是科学的真正辛勤工作:将整洁的想法与实际观察联系起来。新的Arxiv纸提出了一种找到这些柔软头发的方法。新的研究作者,布达佩斯,匈牙利和克里斯蒂安·科达(Christian Corda)的阿尔法高级研究所的劳伦斯·克罗威尔(Lawrence Crowell)是土耳其伊斯坦布尔大学的物理学家,他发现在合并过程中,通常质量的头发可能会感到兴奋,因此可以这么说。在这种充满活力的状态下,这些头发将与外向的重力辐射交织在一起,以微妙的方式改变这些波。
尚无法检测到引力波的这些变化,但是Ligo的未来版本可能具有敏感性。然后,我们可能最终能够分辨出黑洞是否毛茸茸。
保罗·萨特(Paul M. Sutter)是一个天体物理学家纽约州Stony Brook和Flatiron Institute的主持人问一个太空人和太空收音机,以及你在宇宙中的位置。
最初发表在现场科学上。