量子力學表明黑洞視界上會有量子纏結

2021-02-15 宇宙解碼

    它就像進入另一個宇宙的起點，能夠幫助解決緊隨黑洞的信息丟失悖論。儘管在近期不會有任何人類落入黑洞，但設想一下如果它的確發生了，那麼這將是一種探測宇宙最大謎題之一的偉大方式。這導致了所謂的黑洞防火牆悖論--黑洞一直都是宇宙謎題的來源。

    根據艾爾伯特·愛因斯坦的廣義相對論，如果黑洞吞噬你，你存活的概率為零。你將先被黑洞的潮汐力撕裂，這個過程被稱為義大利麵化(spaghettification)--指在強引力場中物體因潮汐力作用產生的拉伸形變。

    最終你將到達引力場無窮大的奇點。在這個點你將被壓縮成無限密集。不幸的是，廣義相對論並沒有提供預測接下來發生的事的基礎。

    根據艾爾伯特·愛因斯坦的廣義相對論，如果黑洞吞噬你，你存活的概率為零

「當你到達廣義相對論的奇點，物理學終止了，等式也不成立了，」美國賓夕法尼亞州立大學的阿貝·阿希提卡(AbhayAshtekar)這樣說道。

    在解釋宇宙大爆炸時，同樣的問題也會突然出現，宇宙大爆炸被認為以奇點作為開始。因此在2006年，阿希提卡和同事將圈量子引力理論(Loopquantumgravity,簡稱LQG)應用到宇宙的出生。

    LQG結合了廣義相對論和量子力學並將時空定義為大小為10-35米的隱形塊網絡。研究小組發現，當在LQG宇宙裡重繞時間，它們將到達大爆炸狀態，但沒有奇點--相反，它們將跨越「量子橋梁」到達另一個古老宇宙。這就是解釋宇宙起源的「大反彈」理論的基礎。

    目前美國路易斯安那州立大學的久治·普林(JorgePullin)和烏拉圭蒙得維的亞共和國大學的魯道夫?甘比尼(RodolfoGambini)將LQG應用到更小的規模裡--單一的黑洞裡，希望也能夠移除奇點。為了簡化，兩人將LQG的方程式應用到球狀對稱不迴轉的「史瓦西」(Schwarzschild)黑洞上。

    LQG結合了廣義相對論和量子力學並將時空定義為大小為10-35米的隱形塊網絡.

    相反，引力會逐漸減少，仿佛你正從一個黑洞的末端出來進入我們宇宙的另一片區域，或者另一個宇宙裡。儘管這是一個簡單的黑洞模型，但研究人員以及阿希提卡認為這項理論或可能驅逐真實黑洞裡的奇點。在這個新的模型裡，引力場會隨著你接近黑洞核心而逐漸增加。與之前的模型有所不同，它並不是以奇點為終點。

    黑洞的末端出來進入我們宇宙的另一片區域，或者另一個宇宙裡。這意味著黑洞可以作為進入其它宇宙的時空門。

    然而其他理論，不包括科幻小說裡描述的，已經暗示了這種可能性，唯一的問題是由於奇點的存在，沒有任何事物能夠穿過這個時空門。

    移除奇點似乎並沒有即刻的實際應用，但它至少可以幫助解開有關黑洞的眾多悖論之一，也即信息丟失問題。

引力場會隨著你接近黑洞核心而逐漸增加

    黑洞會連著吞噬的物質一併吸收物質所攜帶的信息，但黑洞也被認為會隨著時間的推移而蒸發。這將導致信息的永久丟失，從而否定量子理論。

    量子力學表明黑洞視界上會有量子纏結，就在黑洞裡面和外面的微粒之間。但如果這種纏結消失，帶能量的微粒便會織成一道壁壘。

    能量幕簾，或者說「防火牆」會在黑洞視界周圍下降。科學家首次發現了這種纏結是所有黑洞都有的，並考慮到隨著黑洞的年齡增長，還將會發生什麼事。纏結形式越大，防火牆下降時間就越退後。但如果纏結達到最大，防火牆就不會出現。

    如果黑洞並沒有奇點，那麼信息也就不會丟失--它或許只是進入了另一個宇宙。事實上，人們長期認為纏結只是一些類型的黑洞才會有，並且以最大化的形式出現。如果用量子信息理論或許解開宇宙的奧秘就十分有力了。

黑洞會連著吞噬的物質一併吸收物質所攜帶的信息

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