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利用量子力学洞察黑洞内部便可解开陷入黑洞的信息_[#第一枪]

发布时间:2021-06-07 14:08:58 阅读: 来源:篮球厂家

原标题:利用量子力学洞察黑洞内部,便可“解开”陷入黑洞的信息?  黑洞对于我们每一个真正的天文迷来说,它并不是一个陌生的存在。黑洞可以将尘埃和气体“挤压”到微观状态,就像是宇宙之中的“垃圾压实机”,能够吸收太空的天体,甚至是物质。从现代物理学的角度去看,掉入黑洞的所有信息在被“消耗”之后,所有相关信号也会随之永远丢失在宇宙中。因此,关于黑洞的研究曾一度陷入窘境。  1、如何利用量子力学来洞察黑洞的神秘内部?  从量子物理学这个角度出发,所有存在过的信息都是不可能丢失的。信息虽然可以隐藏或者扰乱亚原子,但不可分割相互关联的粒子,这也是这项新实验的理论基础。通过测量目标信息在黑洞的简化模型中被扰乱的速度和时间,便可窥探出其它难以理解的实体是怎样的存在。  利用Hawking辐射对中的向外飞行粒子会和“顽固的伙伴”纠缠在一起的特点,通过它们密不可分的特性,可以从另一个身上的重要细节得出目标观察体的属性。简而言之,我们想要恢复掉入黑洞的信息,是可以通过对这些向外粒子进行大量量子计算得出的。  从量子力学的角度看,黑洞内的粒子相当于变成了混乱的局面,所有的信息都混合在了一起,并且永远无法解脱。这个时候,这个系统里混乱的纠缠粒子,就会有可能把一些重要信息传递给身在其中的其它“伙伴”。  2、实验室里的“黑洞”如何复原掉入其中的信息?  当然,因为真实世界的黑洞是非常复杂的,而且实验室也难以建立真正的“黑洞”。于是,物理学家们组建了一个量子COMPUT ER,然后,使用元素Ytterbium的三个原子核,建立了一个简单的模型(相互纠缠在一起)。  在这个实验中,还使用了另一个外部量子比特,物理学家们可以分辨三粒子系统中的粒子被扰乱的时间点,也可以对他们变得混乱的程度进行测量。这其中最重要的是,通过计算已经可以表明:这些粒子之间的相互混杂,并没有涉及到该环境中的其它粒子。这样的发现对于未来的计算机制发展是有益的,即使想要区分哪些实际发生在量子系统中,仍然是一个有难度的问题。  这个有意思的研究已经在3月6日发表在“自然”杂志上,人类对黑洞的研究从未间断,早在20世纪70年代,著名物理学家霍金就证明黑洞是可以在自己的一生中缩小的(根据量子力学定律)。而后,又有了:在极长的时间尺度上,黑洞将会蒸发(霍金辐射)以及黑洞信息悖论。  3、霍金数十年思考的黑洞信息悖论是什么?  黑洞本身是极其密集的,是因为恒星之间的碰撞或者巨大的恒星自身坍缩所形成。曾经,经典物理学表明:包括光在内的任何东西都不能逃脱黑洞的束缚,直到20世纪70年代,霍金提出黑洞有可能是有温度的,也会随着时间慢慢的泄漏量子粒子,根据霍金辐射的效应,黑洞最终将会蒸发,无论在它的生命周期之内吞噬了什么,只要是蒸发的黑洞留下的真空都会是一样的。  这个推论产生了一个新的矛盾点,那就是:如果黑洞在自己的生命周期中,以天体的形式吞噬了很多其他物体,那么这些信息应该在哪里发生?因为既定的物理定律告诉我们,任何信息都不应该丢失,只要是曾经存在过的物体,它的信息我们都是可以恢复的。  2016年,霍金和团队提出黑洞可能存在由光子(光离子)和引力子(假想的重力粒子)构成的“软毛”,并且,在它的上面存储了一些重要的信息。通过“霍金方程”可以计算出软毛所携带的信息量,并描述了黑洞如何发射霍金辐射。  黑洞的温度会因为吞下物体而发生变化,也就是它的熵 、或其颗粒的紊乱也会因此改变(高温会促使粒子的移动速度更快,会产生更多的紊乱。)虽然,这些软毛是怎么存储信息的,它们所存储的信息是全部、还是少量仍然不得而知,但不影响这是一个好的进展。  4,一般存在的黑洞总是吸引科学家和外行人士  要说黑洞有什么迷人之处,那把它比作潜伏在太空中的“巨兽”,应该是再恰当不过了,从它身边经过的星星会被撕成两然后散落一地。正是这样的神秘宇宙体,总是吸引着科学家和我们这些外行人士的探索和关注。那么,黑洞是怎么形成的,到底是什么赋予了黑洞如此强大的破坏力?  当较大质量的恒星生命到达终点时,它们耗尽了融入氦气的氢气。于是,这些“怪物”恒星开始燃烧氦,剩余的原子也融合成了更重的元素,直到无法提供能量支持恒星的外层。这些顶层因为向内坍塌,而后发生爆炸形成了超新星。  当然了,在这个过程中总会有那么小部分会遗漏,通过广义相对论的爱因斯坦方程预测:如果这个遗漏的部分质量可以达到太阳的三倍,那么,这些被粉碎到无限小的点将是拥有无限密度的材料,剩余恒星的引力将强大到可以压倒一切。  当两个黑洞相遇的时候,它们会因为自身强大的引力吸引着彼此靠近,然后相互旋转。附近时空的结构也会因为它们的集体质量而被撼动,并发出引力波。这些超大的质量黑洞曾经并没有如此大的破坏力,只是吸收了气体、尘埃等物质,通过相互融合生长,最终形成了如此巨大的怪物,虽然这其中的很多细节尚且模糊不清。

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