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    霍金發(fā)表論文稱:不是黑洞而是“灰洞”

    2014-02-11 15:54:56 來源:科技日報(bào)
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    為物理界焦點(diǎn)之爭“黑洞火墻悖論”提供第三種解釋

    現(xiàn)代黑洞理論創(chuàng)造者之一、英國著名科學(xué)家斯蒂芬·霍金日前以其黑洞的新觀點(diǎn)再次震驚了物理學(xué)界。據(jù)英國《自然》雜志、《每日郵報(bào)》、《新科學(xué)家》等在線版1月25日(北京時(shí)間)的消息稱,霍金在一篇沒有計(jì)算、僅僅兩頁的論文中,摒棄了事件視界的說法,由此指出原有黑洞的概念其實(shí)是不存在的,取而代之的應(yīng)是“灰洞”。其為當(dāng)今理論物理學(xué)界的焦點(diǎn)之爭提供了一個(gè)“簡明而誘人”的新觀點(diǎn)。

    《自然》網(wǎng)站不無詼諧地表示,多數(shù)的物理學(xué)家如果在自己的職業(yè)生涯發(fā)表出一篇“宇宙本沒有黑洞”這樣“有勇無謀”的論文,可能要面臨解雇,但當(dāng)這一觀點(diǎn)來自斯蒂芬·霍金的時(shí)候,人們卻不得不重視。

    在這篇題目古怪的《黑洞的信息保存與氣象預(yù)報(bào)》一文中,霍金用一個(gè)表觀視界(apparent horizon)將事件視界(event horizon)取而代之。事件視界是經(jīng)典理論中黑洞的最外層邊界,一般認(rèn)為在此邊界以內(nèi)就連光也無法逃逸。但霍金認(rèn)為,此前對視界的認(rèn)識是有缺陷的,光其實(shí)可以逃逸這一層。而從某種意義上來說,缺乏了事件視界,就意味著沒有黑洞。在新的“灰洞”論中他認(rèn)為,物質(zhì)和能量在被“灰洞”困住一段時(shí)間以后,又會被重新釋放到宇宙中。

    “在經(jīng)典黑洞理論中,沒有什么能從黑洞中逃逸。”霍金對《自然》雜志解釋,“而量子力學(xué)理論表明,能量和信息可以從中逃離出來。”但該過程欠缺一個(gè)完整說明,需要有個(gè)新理論能成功地融合重力與自然界其他基本力。這正是物理學(xué)家們奮力追逐的目標(biāo),“而正解,仍在迷霧中”。

    霍金的新作正是為了解決“黑洞火墻悖論”而生。該悖論基于一個(gè)不幸的猜想:如果宇航員掉進(jìn)黑洞會怎樣?扯成碎片,還是被燒焦?問題看似無聊,但卻毫不客氣地把量子力學(xué)擺在了廣義相對論的敵對面——因?yàn)榘凑赵?jīng)公認(rèn)的理論,宇航員最終會在黑洞的“奇點(diǎn)”被粉碎,落入黑洞無限致密核心;而按照量子效應(yīng),“事件視界”則會變成一個(gè)高能區(qū)域,就像面“火墻”,任何東西一觸即焦。

    在黑洞問題上,霍金早在上世紀(jì)70年代就已證明:“黑洞也不是這么黑”(語自《時(shí)間簡史》),相反它們會輻射出能量,就是著名的“霍金輻射”。但是,該理論提到的輻射并沒有涵蓋黑洞內(nèi)部物質(zhì)的信息,一旦這個(gè)黑洞萎縮并死亡后,其中的所有信息也會隨之消失。

    該說法明顯與量子力學(xué)產(chǎn)生矛盾。經(jīng)過三十幾年的逐步修正,霍金現(xiàn)在終于找到了一個(gè)更具有說服力的版本,也為“黑洞火墻悖論”提供了新的選項(xiàng)——廣義相對論和量子力學(xué)都安然無恙,黑洞卻沒有視界能夠“著火”了。換句話說,既然現(xiàn)代物理學(xué)的兩大支柱都是正確的,那二者爭議的焦點(diǎn)黑洞,就要放棄自己的決定性特征了。因此黑洞(或名灰洞)只是暫時(shí)關(guān)押住物質(zhì)和能量,最終會以“亂碼”的形式釋放出其中包含的信息,這些信息在逃離后已面目全非,無法還原。

    盡管有人大力支持這種新觀點(diǎn),但也有科學(xué)家對黑洞沒有視界的說法表示懷疑;而在2012年,歐南天文臺等機(jī)構(gòu)也曾對類星體核心區(qū)域進(jìn)行了高分辨率拍攝,在圖像中發(fā)現(xiàn)的陰影區(qū),當(dāng)時(shí)判斷為首次觀測到的黑洞視界的直接證據(jù)。

    霍金的論文于當(dāng)?shù)貢r(shí)間1月22日發(fā)表在論文預(yù)印本網(wǎng)站arXiv上,PDF格式供下載查閱。其尚未經(jīng)同行評議,內(nèi)容基于霍金去年8月所作的一個(gè)演講。記者張夢然

    編輯: 許銀娟 標(biāo)簽: 灰洞 霍金輻射 arXiv 預(yù)印本 發(fā)表論文
     
     
     

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