黑洞的本质是什么?或许是对黑洞本质最通俗的解读!
黑洞,堪称宇宙中最诡异的天体,它不但能吞噬并撕裂一切靠近的物体,同时还有一个耸人听闻的特性;黑洞甚至可删除宇宙!
具体怎么回事?我们先从头说起。
黑洞,其实很容易理解,任何物体只要被压缩到足够小空间内,都可以成为一个黑洞。比如说我们的太阳,如果被压缩到直径只有3千米大小,就会成为一个黑洞。而我们的地球需要被压缩到玻璃球大小,才能成为黑洞。
每个黑洞都存在事件视界,也就相当于黑洞的边界。任何物体一旦越过事件视界就有去无回,这也是为什么无论如何我们都很难知道黑洞里面到底是什么,因为任何信息都不会从黑洞里面发射出来,即便我们不惧任何危险,亲自到黑洞里面看一看,也无法把看到的一切告诉给外面的世界。
不过,虽然人们无法亲自前往黑洞里面一探究竟,但仍旧可以通过间接的方式了解黑洞的本质。具体来说就是“霍金辐射”,通过霍金辐射,我们可以进一步了解黑洞的本质。
何为“霍金辐射”?通俗来讲是这样的。根据量子力学不确定性,黑洞周围的真空环境,会随机衍生出来正反虚粒子对,这些虚粒子对通常情况下会瞬间湮灭然后消失。
不过,也可能会出现下面这种情况:某个偶然的机会,衍生出来的虚粒子对的其中之一被黑洞吞噬掉了,另一个虚粒子由于找不到自己的“同伴”,不会发生湮灭,就会逃逸到太空,成为实体粒子。
这个过程就是“霍金辐射”,表现出来的就是黑洞一直在蒸发,黑洞正是通过“霍金辐射”不断蒸发损失质量的。不过,霍金辐射的过程极其漫长,因为虚粒子对本身就属于量子层面,而且霍金辐射发生的概率也并不高。
举个例子就明白霍金辐射到底有多慢了。比如说,一个太阳质量那么大的黑洞,需要一百亿亿亿亿亿亿年,也就是10的50次方年,才会损失0.0000001%的质量!
不过,霍金辐射的速度会随着时间流逝变得越来越快,在漫长的时间过后,黑洞也会蒸发完毕,从宇宙中彻底消失。
但这里就出现一个问题,当黑洞消失的时候,意味着它也删除了一些最基本的东西,那就是信息。
何为信息?信息是物体的基本要素,虽然信息没有实体形态,但它是比实体物体本身更基本的存在。信息可以通俗理解为微观粒子的排列组合方式。就好比同样是碳原子,组合排列方式不同就会得到完全不同的物质,就好比钻石和煤炭一样。
往大了说,在一根香蕉里加一些原子,然后改变原子的组合方式,就可能得到一只鸟。因为宇宙万物都是由最基本的粒子构成的,基本粒子就是那些,是有限的。万物之所以如此不同,就是因为组合方式不同,也就是信息不同造成的。
量子力学,物体可以被摧毁,但信息绝不可以,信息永远不会消失。就好比点燃一张纸,纸消失了,但纸张的信息仍旧存在,只是很难读取到罢了。如果我们能收集到纸张燃烧后的所有灰烬,辐射,气体等,然后按照一定的原子组合排列方式重新组合,一定能重新复原那张纸。
但是黑洞的出现让我们有些尴尬,黑洞消失看起来把信息完全摧毁了,这就出现了严重的问题,也就是“黑洞信息悖论”。
一方面,信息坚不可摧。但另一方面,黑洞似乎在摧毁信息。如何才能解释黑洞信息悖论呢?科学家们给出了以下几个答案。
第一,信息真的消失了,这种结果意味着我们已知的所有物理法则都被颠覆,必须重新启用一套完全不同的物理定律,至于什么样的物理定律,没有人知道。
第二,信息没有丢失,只是隐藏了起来。该观点认为,黑洞可能会分离出子宇宙,看起来丢失的信息只是传输到了子宇宙里,而我们很难与子宇宙进行互动。这就好比一个坏了的硬盘,硬盘上的信息并没有消失,但硬盘本身对于我们来讲也没什么意义了。
第三,信息被储存在了事件视界。这种观点认为,黑洞就是一个超级硬盘,把所有的信息都存储在了自己的事件视界上,就好像把纸质书转换为了电子书一样。
所有被黑洞吞噬的物体信息都没有消失,只是保留在了事件视界上,这种观点其实就是“全息宇宙”理论。黑洞在通过“霍金辐射”不断蒸发的过程中,会把信息带走,但信息本身并没有消失。
如果全息宇宙论被证实是正确的,将彻底颠覆我们的宇宙观,因为那意味着我们需要从最基本的层面改变对现实的理解。
所有被黑洞吞噬的物体信息都被存储在事件视界表面上,意味着三维物体被编码在一个二维表面上,这就相当于是“全息投影”。全息投影,就类似3D影像一样,平时我们用的信用卡芯片就有一个二维的3D全息影像,看起来是三维的,其实是二维。
如果所有事物都被编码在黑洞事件视界上,意味着在黑洞内部生活的人感受到的三维生活,在黑洞外面来看,其实只是黑洞事件视界表面上的二维图片。
这样的规则或许也适用于整个宇宙,你我只不过是生活在被编码的二维表面上,我们只是另一个世界的二维投影而已!
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