大家好,歡迎收看量子科普第54期,我是常常,今天和大家聊一聊關於霍金悖論的事情
黑洞是宇宙中的一種神秘天體,黑洞區域內的引力非常大,黑洞強大的引力會將周圍的一切物質吸入黑洞之中(包括光),那麼問題來了,黑洞將這些物質吸入進去之後,這些物質還存在嗎?這些已經被黑洞碾碎、吞噬的物質還有機會重新被釋放出來嗎?下面來看看偉大的英國物理學家霍金怎麼說?
20世紀70年代,霍金認為任何被黑洞吞噬的物質、信息都會永久消失,但是霍金這個觀點一經發表就引起了科學界的激烈反對,因為在物理學中有一個定律名為:能量守恆定律,能量守恆定律大致概括就是:能量不會憑空產生、也不會憑空消失,能量只會從一種形式轉化為另外一種形式,從一個物體轉移到另外一個物體,而霍金提出的黑洞理論明顯是要違反能量守恆定律的,所以絕大多數的科學家都不認同霍金的觀點,直到1974年霍金提出黑洞熱輻射理論之後。
霍金提出的黑洞熱輻射理論又稱霍金輻射,講的是黑洞並不是完全封閉的,黑洞也會在特定的時間將內部的能量轉化為熱輻射而釋放出來,這樣看來,霍金輻射很好的解釋了能量守恆定論的問題,那麼新的問題又來了,因為黑洞釋放的熱輻射是不攜帶任何信息的,那麼被黑洞吞噬的信息就等於永久被封閉在黑洞中,當黑洞死亡時,黑洞中的信息也就隨即消失了,霍金認為在黑洞中信息是不守恆的,但是霍金的這種觀點又違反了物理學中又一基本定論,那就是信息守恆定律。
信息守恆定律與能量守恆定律類似,大致是說信息不會憑空產生,也不會憑空消失,可能這麼說有點抽象,我們也可以用中國的一句古話來理解它:要想人不知,除非己莫為,這句話也是講的信息守恆定律,霍金提出的黑洞中信息不守恆的理論不僅僅違反了信息守恆定律,還與量子理論的基礎—正么性背道而馳,霍金的理論顯然是站不住腳的,後來霍金辯解稱在黑洞的強大引力場中,量子力學並不適用。
此後關於黑洞信息是否守恆的問題一直被爭論不休,直到30年後的第17屆國際廣義相對論和萬有引力大會上,有一個人站了出來反駁了霍金黑洞信息不守恆的理論,這個反駁霍金的人就是霍金自己。
霍金表示自己之前的觀點是錯誤的,信息守恆定律適用於任何地方、領域,當然也包括黑洞,霍金修改了自己原來的定論,認為:信息被吸入黑洞之後並不會消失,而是會在某一時間段被釋放出來。
簡單來說就是將一本書丟入黑洞當中去,這本書就是物質,書上的文字、圖片就是信息,霍金認為黑洞將這本書吞噬之後,書中的信息並沒有消失,而且會在某一時間段被釋放出來,但是什麼時間釋放?以何種方式釋放還有待研究,有可能是白洞或者另一個時空(平行宇宙)。