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黑洞非常善於吸收物質,就連光都無法逃脫它們的魔掌 ( 黑洞因此得其名 ) 。
考慮到黑洞這樣強大的吸收能力,那為什麼黑洞沒有繼續膨脹,繼而吞噬整個宇宙呢 ? 一位世界頂級的物理學家為此提出了一種新的解釋。
這個解釋還可以順便將物理學中兩個最大的理論結合起來。
這一最新解釋背後的研究人員正是史丹佛大學物理學家 Leonard Susskind,他也是被稱為弦理論之父的其中之一。
最近,他在一系列論文中對這一悖論發表了自己的看法。這些論文基本上表明,黑洞的擴張是通過向內部增加自身複雜性的形式,所以從遠處觀察的我們看不到這種聯繫特徵。
換句話說,與向外膨脹相反,黑洞是向內膨脹。
更奇怪的是,這個假設可能與我們自己的宇宙的膨脹相平行,我們的宇宙似乎也在以一種違反直覺的方式膨脹。
” 我認為這是一個非常非常有趣的問題:宇宙空間的增長是否與某種複雜性的增長有關,”《大西洋月刊》援引蘇斯金德 ( Susskind ) 的話說。
” 而宇宙時鐘,宇宙的進化,是否與複雜性的增加有關 ? 我並不知道答案。”
蘇斯金德在推測宇宙演化的時候可能有點投機,但是他關於黑洞為什麼在膨脹過程更多的是向內而不是向外的思考是值得我們借鑒的。
但需要明確的是,目前這項研究只在預印本網站 arXiv.org 上發表過,因此還有待同行評議。
這意味著我們現在需要對它持保留態度。除此之外,這種研究本質上都是理論性的。
不過這里有一些很酷的想法值得一看,不過首先,我們需要先回到一些基本問題上,所以來不及了,快上車 !
對於不了解的人來說,黑洞是一種密度很大的物質,它對空間造成了扭曲,扭曲程度高至就連光 ( 也就是信息 ) 都無法達到逃逸黑洞所需的速度。
這種物體的第一個堅實的理論基礎自然地出現在 1915 年愛因斯坦廣義相對論背後的數學原理中。從那時起,符合這些預測的物理物體就逐漸被科學家發現,它們經常掛在星系的中心。
一個常見的類比是把空間的各個維度加上時間想像成光滑的橡膠板,就像一個沉重的物體會使橡膠片凹陷一樣,質量也扭曲了時空的幾何形狀。
我們宇宙的橡膠板的特性意味著它可以形成深引力漏鬥,向下延伸而不會向外延伸。
當你添加物質時,大多數物體會 ” 向外 ” 延伸,而不是 ” 向內 “。那麼我們要如何開始描繪這個情況呢 ? 橡膠板是個不錯的類比,但也有它的局限性。
要理解物質在這種超彈性背景下的行為,我們需要在別處尋求幫助。幸運的是,物理學家還有一套名為量子力學的宇宙運行規則,它描述了粒子及其作用力如何相互作用。
然而,廣義相對論和量子力學這兩大物理規則並不總是一致的。從廣義相對論的角度來解釋一些微尺度的物體沒有多大意義,同樣,對黑洞這樣的大東西應用量子力學的規則時,產生的結果就像是胡言亂語。
這意味著我們缺失了一些重要的東西——一些可以讓我們用有限質量和介導力的粒子來解釋廣義相對論空間彎曲特性的東西。
這種缺失有一種可能,叫做反德西特 / 共形場論對偶,簡稱 Ads/CFT。這是一種 ” 弦理論滿足四維空間 ” 的想法,旨在將量子力學和廣義相對論的優勢結合在一起。
根據它的理論框架,一個黑洞的量子複雜性 ( 使黑洞回到變成黑洞前的狀態所需的步驟數 ) 體現在它的體積中。同樣的想法也存在於另一個叫 ” 全息原理 ” ( 該設想認為早期宇宙就像是全息投影圖 ) 的想法背後。
這聽起來有點像把電影下載到你的桌面上,結果卻發現電影里面變大了。這聽起來很可笑,但在黑洞這樣的一個極端環境中,更多的計算能力可能確實意味著更多的內部體積。至少蘇斯金德的 Ads/CFT 模型是這樣暗示的。
不過弦理論自己本身就是一個需要實踐認證的理論想法,所以,要將量子力學和廣義相對論結合起來,我們還有很長的路要走。
蘇斯金德認為,量子的複雜性最終決定了黑洞的體積,這一觀點讓物理學家們思考了其影響。
畢竟黑洞不像普通的空間,所以我們不能期望普通的規則對黑洞適用。