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量子力学与黑洞理论被指矛盾:物质可逃离黑洞  

2012-12-30 10:12:41|  分类: 惊奇发现 |  标签: |举报 |字号 订阅

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量子力学与黑洞理论被指矛盾:物质可逃离黑洞

作者:物理学院 

 量子力学与黑洞理论被指矛盾:物质可逃离黑洞
量子力学与黑洞理论被指矛盾:物质可逃离黑洞

北京时间8月7日消息,据美国太空网报道,对于黑洞,很多人都知道这样一种观点——任何物质都无法逃脱黑洞的可怕引力,甚至包括光线在内。这是黑洞理论中最基本的一种观点。但在刊登于8月2日网络版《科学》杂志上的一篇论文中,美国新泽西州普林斯顿高等研究院的理论物理家爱德华-维特指出这一基本观点与量子力学理论相矛盾。

  绝大多数物理学家认为黑洞是一种密度令人难以置信的天体,能够扭曲时空,任何物质都无法逃脱它们的可怕引力。在刊登于同一期《科学》杂志上的另一篇论文中,美国加利福尼亚州理工学院的理论物理学家基普-霍纳将黑洞描述为一种完全由扭曲的时空构成的天体。

  然而,这一基本观点似乎与量子力学定律相抵触,后者用于解释宇宙内最微小的元素。维特在论文中指出:“根据广义相对论,黑洞会吸入附近的任何物质,同时不向外喷射任何物质。这是很多人眼中的黑洞一个基本特征。然而,如果根据量子力学,这种天体不可能存在。”

  维特解释说,根据量子力学,如果一种反应是可能的,相反的反应也是可能的。过程是可逆的。也就是说,如果一个人被黑洞吞噬,增加这个黑洞的质量,也会存在黑洞将人喷出,质量减少的现象。然而,任何物质都无法逃脱黑洞的引力。为了破解这个谜题,物理学家提出了“熵”的概念,即混乱和随机性的一个量度。根据解释宏观层面的热力学定律,降低宇宙的熵值是不可能的,熵值只会增加。如果一个人掉进黑洞,熵值会增加。如果一个人被黑洞喷出,宇宙的总熵值便会减少。基于同样的原因,水只能从杯子溅到地板上,而不会从地板飞到杯子里面。

  这能够解释物质掉进黑洞的过程为何无法逆转,但这只适用于宏观层面。著名物理学家斯蒂芬-霍金指出,根据研究微观层面的量子力学,物质可以从黑洞逃脱。根据他的预测,黑洞不断向外喷射物质,这一过程被他称之为“霍金辐射”。量子力学与黑洞理论的基本观点——任务物质无法逃离黑洞——相抵触。维特说:“虽然黑洞永远不会将吞噬的宇航员或者桌椅板凳喷出,但会向外喷射基本粒子或者原子。”

  不过,科学家至今没有观测到霍金辐射。维特在论文中指出:“黑洞由恒星爆炸形成,通常位于星系中央。可惜的是,黑洞通常质量很大并且距离地球很远,很难获得它们的微观细节。”这一期的《科学》杂志刊登了5篇有关黑洞研究的论文,维特的论文只是其中之一。(孝文)

 

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