國際先驅導報:霍金破解黑洞信息悖論遭質疑

2021-01-15 搜狐網

  【提要】霍金今夏宣布他解決了黑洞信息悖論以來,世界著名物理學家紛紛表示質疑,認為其結論無法驗證

  國際先驅導報文章今年7月21日,英國科學家霍金宣稱他已經解決了黑洞信息悖論(又稱黑洞信息佯謬),這立即成為轟動一時的頭條新聞。黑洞信息悖論是他本人於1976年發現的。然而近三個月以來,知名科學家紛紛對他的新論表示懷疑,物理學界對於霍金新論的反應可以用一句話來概括:「請告訴我們具體的證明方法」。

  在都柏林舉行的第17次廣義相對論研討會上,儘管霍金提交了描述這一新理論的提綱,但以數學方法研究物理問題著稱於世的他,至今並未發表論文闡釋其理論的具體數學推演步驟。加州大學聖巴巴拉分校物理學家普金斯基說:「我們都在期盼這樣的一本論文初稿出現。」

  在了解霍金如何解決黑洞信息悖論前,先回顧一下這個悖論的產生。所謂黑洞,是時空的一個區域,這個區域內的引力非常強大,以至於任何東西,甚至光都不能從中逃逸出來。長期以來,科學家們認為黑洞會吞噬一切。但1974年,霍金提出,黑洞一旦形成,就會「蒸發」輻射出能量,同時損失質量,這種輻射亦稱為「霍金輻射」。

  霍金這一理論是黑洞研究中的一個重大進展。但與此同時,他又製造出了一個新的難題。霍金在1976年的另一篇論文中對此做出闡述:黑洞輻射並不含有任何黑洞內部的信息,在黑洞損失殆盡之後,所有信息都會丟失。而根據量子力學的定律,信息是不可能被徹底抹掉的,霍金的說法產生了矛盾,這就是「黑洞信息悖論」。

  當時霍金辯稱,黑洞的引力場過於強大,量子力學的定律並不適用,但他這種解釋並不令學術界感到信服。哈佛大學物理學家施特勒明格就直言「我並不相信霍金1976年的理論,儘管我不知道他的計算到底錯在哪裡」。

  大約10年前,物理學家發現了用弦理論分析黑洞的方法,這種方法得到科學界的普遍認可。分析結果顯示,弦理論同霍金的理論產生了衝突。不幸地是,弦理論也並未表明霍金1976年的推演錯在哪裡。那麼結果自然是:要麼霍金錯(但物理學家認為他的論證簡潔而優美),要麼弦理論的假設之一是錯誤的(該理論本應是對世界本源的一個巨大發現)。

  和1976年的分析方法不一樣,霍金新理論所使用的方法是基於普林斯頓大學理論家馬德西納的最新研究成果。簡言之,霍金認為,假如經過很長的時間段,黑洞完全蒸發時,么正性(量子物理學的最基本屬性)和信息都能被令人滿意地保存住。僅僅在中間階段,那時黑洞仍在蒸發,將出現信息丟失的情況。但是這一分析並未詳細表明信息如何出現,也未表明他是怎樣調和1976年理論與較近時弦理論計算結果間的矛盾。

  這令許多物理學家丈二和尚摸不著頭腦。耶路撒冷希伯來大學的貝肯施泰因教授說,「我當時雖在都柏林與會,但根本不知所云,我的同行們也有同感」。加州理工大學索恩教授稱,這「可能需要專家們費時數年才能達成一致看法」。有一些專家對霍金尚未發表論文就急下斷言的態度表示不滿,但也有一些人對霍金現在終於贊同弦理論家堅持了10年的理論而感到暗自得意——儘管霍金的本意並非如此。像貝肯施泰因這樣的一些人認為,早在霍金新論出現之前,信息悖論就已經被解決了。

  但其他人則認為,即使是由霍金和線性理論一起來論證,也未必就已萬事大吉。哈佛大學物理學家瓦法認為,若要清楚地解決這一悖論還有許多研究要做:「黑洞么正性問題牽涉這麼多方面,很難相信一篇論文就能全部解決——不管這篇論文的作者是誰!」(齊煒)#

相關焦點

  • 霍金以新理論破解「信息悖論」
    「柔軟毛髮」捕獲信息 40年謎團或揭開 霍金以新理論破解「信息悖論」 2016-01-13 科技日報 劉霞 ,任何物質和輻射都不能逃離黑洞;而量子力學理論表明,落入黑洞的信息可以重新獲取,這個所謂的「信息悖論」已困擾科學界40年。
  • 霍金去世前關於黑洞信息悖論提出了不可思議的解決方案
    黑洞最終會消失,但能留下的唯一痕跡就是它們發出的電磁輻射—這就是所謂的「霍金輻射」。但有一個問題就是,根據霍金的計算,輻射將不會帶有任何關於黑洞吞噬的信息,被吞噬的信息將會永遠消失。這跟我們現代物理學的理解並不一到致,現代物理學認為它是可以逆轉時間的,從理論上來講,如果它們向前或向後運行,宇宙中的進程看下來是一樣的。
  • 黑洞信息悖論:霍金花費了30年的時間驗證,結果選擇認輸
    黑洞信息悖論直指黑洞的特性,它能否將吞噬的信息消化掉,讓它消失。霍金認為可以,經過30年的研究,他選擇了認輸,承認自己失敗了。根據這種信息,我們可以推斷出物質在過去或者未來的狀態。那物質被黑洞吞噬後,它們的信息還在嗎?霍金說不在,黑洞本身的質量是減小的,那裡面的信息自然也會消失。
  • 黑洞信息悖論:霍金花費了30年的時間驗證,結果選擇認輸
    黑洞信息悖論直指黑洞的特性,它能否將吞噬的信息消化掉,讓它消失。霍金認為可以,經過30年的研究,他卻選擇了認輸。但是科學的發展從來都離不開質疑,有些科學家便認為黑洞其實一直在對外散發能量,它不是只進不出。霍金髮聲霍金對黑洞的研究有獨到之處,他在1974年時提出了黑洞輻射理論,認為它用熱輻射的方式對外散發能量。受到粒子牽引的作用,黑洞的質量在慢慢流失。當粒子被黑洞吞噬時,它的反粒子會帶著負能量一起被吞噬。
  • 【物理悖論】關於黑洞信息悖論——霍金的最後一篇論文
    牛油果按:不久前在arXiv雜誌預印本上,發表了一篇「身份特殊」的文章,這是一個系列的第三篇,圍繞黑洞儲存的信息展開。文章充斥著一條條貼著醒目的霍金標籤的詞彙:黑洞、霍金輻射、霍金等式、信息悖論。是的,它在霍金去世之前的幾天才剛剛完成。牛油果在我們能看見蟲洞嗎?
  • 霍金的五大理論:黑洞信息悖論與時序保護猜想
    今天我們繼續來說霍金的五大理論。霍金的第四大理論是「黑洞信息悖論」。黃博士給小姐姐寫了一封信,拿到信後的小姐姐嚇毀了,壓根看都不敢看,於是她怕信燒了,誰TM看你給我寫的信,我把它丟在風裡。小姐姐想,如此一來就可以把黃博士寫在信上的那些噁心情話,徹底消滅在人世間,但黃博士卻說:你燒吧,你燒吧,你永遠燒不掉的。
  • 黑洞並不吞噬信息 黑洞「信息悖論」或被解決
    原標題:黑洞並不吞噬信息 黑洞「信息悖論」或被解決  數十年來,物理學家們一直認為,黑洞是終極墓穴,是吞噬信息的實體,隨著黑洞的萎縮以及最終消失,黑洞內的信息也會消失殆盡。但美國科學家最近通過計算證明,黑洞內的信息並不會消失,黑洞外的觀察者能夠恢復黑洞曾有的信息。
  • 什麼是「黑洞火牆悖論」和「信息丟失悖論」?
    黑洞其實是我們最不了解的一個奇異天體,它是檢驗我們目前所有理論的理想場所,但是當我們將目前以掌握的理論應用在黑洞上的時候就會出現很多的悖論,也就是各種理論不調和的現象就會出現。例如:我們今天要說的兩個問題:黑洞信息丟失悖論和黑洞火牆悖論。
  • 霍金去世前幾天完成的論文發表,為黑洞信息悖論提供解決思路
    最近在預印本網站公布的論文共同作者、劍橋大學理論物理學教授 Malcolm Perry 說:「信息悖論此前曾伴隨霍金長達 40 餘年,而現在我們終於有了解決思路。」 「信息悖論」問題,指的是物體落入黑洞後有關物體本身的信息可能會就此從宇宙中消失,違反了量子力學的基本原理,其根源最早追溯至愛因斯坦的廣義相對論。廣義相對論除了解釋重力為何由時空彎曲產生,行星為何圍繞太陽,更重要的是還對黑洞做了一些預測,特別是黑洞只被三個特徵完全定義,即質量,電荷和旋轉。
  • 黑洞信息悖論:宇宙中信息是守恆的 黑洞除外
    英國物理學家史蒂芬·霍金在上世紀1970年代最先發現,黑洞並非完全是黑的。它們會發「光」,儘管非常非常微弱。這就是所謂的「霍金輻射」,但這種輻射基本全都是以熱量的形式。它就類似於散熱,就像你身體的體溫散熱一樣。這就意味著黑洞輻射的數量和溫度只取決於黑洞本身的質量,自轉和電荷。除此之外沒有任何其他因素。
  • 史蒂芬·霍金的黑洞信息悖論被解決了,這是真的嗎
    但是在事件範圍之外,黑洞被預測會發射輻射。霍金1974年的論文首次證明了這一點,但該論文也導致了一個尚未解決的悖論。但是對於黑洞,情況似乎並非如此。如果您將一本書扔進一個黑洞,那本書將包含各種信息:頁面的順序,頁面上包含的文本,構成頁面和封面的粒子的量子性質等。
  • 學界| 霍金生前的最後一篇論文發布了:關於黑洞信息悖論
    機器之心報導作者:李澤南、王淑婷、張倩史蒂芬·霍金參與的最後一篇論文已經被物理學家們發布在預印版論文平臺 arXiv 上。在這篇題為《Black Hole Entropy and Soft Hair》的論文中,霍金與其他一些學者共同探討了自己畢生研究的方向:當物體落入黑洞時信息將何去何從。
  • 霍金黑洞悖論,真是燒腦的科學!
    而沒有什麼能比一個悖論更加具有不確定性和啟發性。縱觀歷史,一個又一個的悖論已經顛覆了我們的認知,它們重塑了我們對世界的理解。如今,一個宇宙中最有名的悖論揚言要闡釋廣義相對論和量子力學:這就是黑洞信息悖論。要理解這個悖論,我們首先需要給「信息」下一個定義。一般來說,我們所談論的信息都是肉眼可見的。比如,蘋果是紅色的,圓的,閃閃發亮的這樣的信息。
  • 天才霍金和天文先驅的介紹
    大家好,歡迎關注我的百家號飛螢落薰草哈,今天給大家介紹的是天才霍金和天文先驅的介紹。最早探測河外天文學的先驅——哈勃美國天文學家愛德溫·哈勃(1889~1953)是研究現代宇宙理論最著名的人物之一。他發現了銀河系外星系存在即宇宙不斷膨脹,是銀河外天文學的奠基人和提供宇宙膨脹實例證據的第一人。
  • 霍金提出黑洞新假說(圖)
    新華社發【新華社倫敦7月21日電】(記者曹麗君)英國著名物理學家史蒂芬·霍金21日向學術界宣布了他對黑洞研究的最新成果。他認為,黑洞不會將進入其邊界的物體的信息淹沒,反而會將這些信息「撕碎」後釋放出去。該假說的提出,說明霍金推翻了他曾提出的「黑洞悖論」。  1975年,霍金以數學計算的方法證明黑洞由於質量巨大,進入其邊界的物體都會被其吞噬而永遠無法逃逸。
  • 黑洞信息悖論——一個讓霍金都甘心認輸的理論,至今仍沒有答案
    而如果簡單地按照霍金輻射來考慮墜入黑洞的物體,我們就會發現:質量是可以輻射出來的,信息呢?也就是說,難道一個人和一個雞蛋掉進了黑洞,就完全變成一樣的了?如果我們能把黑洞裡的物質拉出來,就完全無法知道當初到底是什麼掉了進去嗎?
  • 從廣義相對論到黑洞信息悖論 黑洞依舊神秘
    1978年,天體物理學家讓-皮埃爾·盧米涅給出了黑洞事件視界的第一幅圖像。當然,這不是一張真正的照片,而是他利用自己的數學知識和相關技術以及60年代的一臺IBM 7040穿孔卡片計算機對黑洞景象進行的電腦模擬。盧米涅用鋼筆和印度墨水在底片上描繪了模擬黑洞的樣子,整個過程就像是一臺人體印表機。
  • 霍金臨終論文公開:揭秘沉入黑洞的信息去向
    那麼現在問題來了,這篇霍金生前的最後之作,究竟在研究什麼?黑洞信息悖論這篇論文名為《Black Hole Entropy and Soft Hair》,署名作者共4人。一作Sasha Haco,劍橋大學博士生,霍金的「徒孫」;二作霍金;三作Malcolm Perry,劍橋大學教授,霍金的博士生;四作 Andrew Strominger,哈佛大學教授。論文主要解決的是「黑洞信息悖論」問題。這一難題起源可追溯至愛因斯坦。1915年,愛因斯坦提出廣義相對論,解釋重力如何從物質的時空彎曲效應中產生,以及行星為何圍繞太陽旋轉。
  • 霍金說: 「黑洞不存在」
    事實上,天文學家經過幾十年的觀測,找到了很多有利的證據證明黑洞的確存在。那麼霍金想說的究竟是什麼意思呢?原來霍金的論文想解決關於黑洞的兩個悖論。這兩個悖論的根源在於廣義相對論和量子力學之間有著內在的衝突,所以這倆悖論很棘手,令許多物理學家頭疼。要想了解霍金所說的話的真正含義,我們得先了解黑洞的兩個悖論。首先,我們先介紹一下什麼是黑洞。黑洞是愛因斯坦廣義相對論的最著名的預測之一。
  • 霍金的最後一篇科學論文發表:黑洞和柔軟的毛髮
    編者註:史蒂芬·霍金的最後一篇科學論文已經由物理學家發表,他們與這位今年3月14日已故的宇宙學家合作,一起研究霍金畢生致力於理解當物體落入黑洞時信息會發生什麼,向我們解釋了如何提高我們對宇宙永恆奧秘之一的理解。這項研究解決了理論物理學家稱之為「信息悖論」的問題,在霍金去世前完成的。