黑洞吸力如此之强 那为什么还没有吸掉整个宇宙?

优优糖酒网 2019-07-19

黑洞吸力如此之强 那为什么还没有吸掉整个宇宙?

黑洞非常善于吸收物质,就连光都无法逃脱它们的魔掌(黑洞因此得其名)。

考虑到黑洞这样强大的吸收能力,那为什么黑洞没有继续膨胀,继而吞噬整个宇宙呢?一位世界顶级的物理学家为此提出了一种新的解释。

这个解释还可以顺便将物理学中两个最大的理论结合起来。

这一最新解释背后的研究人员正是斯坦福大学物理学家Leonard Susskind,他也是被称为弦理论之父的其中之一。

最近,他在一系列论文中对这一悖论发表了自己的看法。这些论文基本上表明,黑洞的扩张是通过向内部增加自身复杂性的形式,所以从远处观察的我们看不到这种联系特征。

换句话说,与向外膨胀相反,黑洞是向内膨胀。

更奇怪的是,这个假设可能与我们自己的宇宙的膨胀相平行,我们的宇宙似乎也在以一种违反直觉的方式膨胀。

“我认为这是一个非常非常有趣的问题:宇宙空间的增长是否与某种复杂性的增长有关,”《大西洋月刊》援引苏斯金德(Susskind)的话说。

“而宇宙时钟,宇宙的进化,是否与复杂性的增加有关?我并不知道答案。”

苏斯金德在推测宇宙演化的时候可能有点投机,但是他关于黑洞为什么在膨胀过程更多的是向内而不是向外的思考是值得我们借鉴的。

但需要明确的是,目前这项研究只在预印本网站arXiv.org上发表过,因此还有待同行评议。

这意味着我们现在需要对它持保留态度。除此之外,这种研究本质上都是理论性的。

不过这里有一些很酷的想法值得一看,不过首先,我们需要先回到一些基本问题上,所以来不及了,快上车!

对于不了解的人来说,黑洞是一种密度很大的物质,它对空间造成了扭曲,扭曲程度高至就连光(也就是信息)都无法达到逃逸黑洞所需的速度。

这种物体的第一个坚实的理论基础自然地出现在1915年爱因斯坦广义相对论背后的数学原理中。从那时起,符合这些预测的物理物体就逐渐被科学家发现,它们经常挂在星系的中心。

一个常见的类比是把空间的各个维度加上时间想象成光滑的橡胶板,就像一个沉重的物体会使橡胶片凹陷一样,质量也扭曲了时空的几何形状。

我们宇宙的橡胶板的特性意味着它可以形成深引力漏斗,向下延伸而不会向外延伸。

当你添加物质时,大多数物体会“向外”延伸,而不是“向内”。那么我们要如何开始描绘这个情况呢?橡胶板是个不错的类比,但也有它的局限性。

要理解物质在这种超弹性背景下的行为,我们需要在别处寻求帮助。幸运的是,物理学家还有一套名为量子力学的宇宙运行规则,它描述了粒子及其作用力如何相互作用。

然而,广义相对论和量子力学这两大物理规则并不总是一致的。从广义相对论的角度来解释一些微尺度的物体没有多大意义,同样,对黑洞这样的大东西应用量子力学的规则时,产生的结果就像是胡言乱语。

这意味着我们缺失了一些重要的东西——一些可以让我们用有限质量和介导力的粒子来解释广义相对论空间弯曲特性的东西。

这种缺失有一种可能,叫做反德西特/共形场论对偶,简称Ads/CFT。这是一种“弦理论满足四维空间”的想法,旨在将量子力学和广义相对论的优势结合在一起。

根据它的理论框架,一个黑洞的量子复杂性(使黑洞回到变成黑洞前的状态所需的步骤数)体现在它的体积中。同样的想法也存在于另一个叫“全息原理”(该设想认为早期宇宙就像是全息投影图)的想法背后。

这听起来有点像把电影下载到你的桌面上,结果却发现电影里面变大了。这听起来很可笑,但在黑洞这样的一个极端环境中,更多的计算能力可能确实意味着更多的内部体积。至少苏斯金德的Ads/CFT模型是这样暗示的。

不过弦理论自己本身就是一个需要实践认证的理论想法,所以,要将量子力学和广义相对论结合起来,我们还有很长的路要走。

苏斯金德认为,量子的复杂性最终决定了黑洞的体积,这一观点让物理学家们思考了其影响。

毕竟黑洞不像普通的空间,所以我们不能期望普通的规则对黑洞适用。