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深层解读黑洞的本质,很可能隐藏着世界的终极奥秘!

2024-10-09科学

黑洞是宇宙间实力强横的存在,它足以将整个星球拆解成微小的原子碎片,这本已足够骇人,但黑洞还隐藏着另一个更加骇人且不可预测的特性:它们或许有能力抹除整个宇宙!

超大质量的物体被压缩至极小的空间,便会孕育出黑洞。在这一奇异之所,重力的强度几乎无法估量。任何靠近其中心的物质,都将被撕裂为最基本的粒子。即便是光,也逃脱不了黑洞的巨大引力,因此,我们所见的黑洞,呈现为一团漆黑的球状。

若你不幸坠入黑洞之中,最初并不会有什么可怕的事情发生,直到你穿越那被称为事件视界的边界。你可以将事件视界想象成在巨大的瀑布上游泳,尽管一开始你还未见瀑布,但水流却在悄然间加速。你可以轻松自在地游弋,直到抵达那个无法回头的界线。一旦跨过那道门槛,任你如何挣扎,水流都会把你带向终结的深渊。

靠近黑洞的边缘,一切事物皆无法逃脱它的引力,事件视界将黑洞与外界宇宙分隔,我们无法直接观测黑洞的内部,除非我们决心一去不返,因此,关于黑洞内部的秘密,我们一无所知。

然而,科学家们对于事件视界,即黑洞的边缘,持有一些观点。正如水的蒸发,黑洞也以一种称为「霍金辐射」的过程向外释放物质,持续流失微小的质量。这一过程极其缓慢。

若有一个与我们太阳质量相当的黑洞,可能需要长达10的50次方年的时间,才会流失0.0000001%的质量。随着时间的推移,质量的流失速度将愈发迅速。在遥远的将来,当最后一颗星辰也黯淡无光,亿万年之后,黑洞将逐渐缩小,直至完全蒸发,只留下微弱的辐射。

但其中存在一个问题,那就是在黑洞消失的过程中,它可能一并抹去了某些基础的元素,那就是信息!

信息,无形无相,可将其视作物质粒子的排布方式。例如,一堆碳原子,以特定方式排列,可形成煤炭,改变排布,便得到钻石。原子本是那些原子,变化的只是信息。

复杂一些,如将更多原子组合,我们得到香蕉,改变排布,又形成了松鼠。宇宙间的基本粒子相同,不论是鸟、石或咖啡。无信息,万物皆为同一。

量子力学认为,信息是不可破的。信息或许变化,但永不消失。例如,焚烧纸张,灰烬无法还原纸。然而,若能收集所有碳原子,结合燃烧的热量和辐射,理论上仍可重造那张纸,因其信息仍存于宇宙中,只是难以读取。

若能测量所有原子、粒子和辐射波,你将掌握宇宙的所有信息,甚至了解宇宙自大爆炸以来的完整历史。

但黑洞的存在阻挠了这一切。信息揭示了万物差异及其历史,而黑洞却相反,吸收万物并转化为同一形态。简言之,黑洞在消灭信息。这便是「信息悖论」,一个极端严重的问题。

信息不可消失,这是我们所有物理定律的基础。若无信息,万物皆同。理解现实时,我们需从全局角度出发。我们应如何解释这一悖论?

或许有以下几种答案。

其一,信息永久消失,意味着我们须摒弃所有物理定律,重新制定物理法则。未知的新法则如何,对我们又意味着什么,无人知晓,这既令人忧虑,又让人兴奋。

其二,信息被隐藏。一些解释认为,黑洞的部分或许分离,形成新子宇宙,信息被传至这一独特子宇宙,而我们无法观察或与之互动,但技术上,信息并未消失。这如同一个存储所有家庭照片却无法读取的坏硬盘,好消息是信息未被删除,坏消息是这硬盘已无用。

其三,信息安全无虞,不会消失或被隐藏。可能我们研究的方向有误,虽然我们了解黑洞会吸收信息,或许之后会删除这些信息,但我们从未想过在删除前,黑洞如何处理这些信息,或将它们存储何处。

从某种意义上讲,黑洞如同超级硬盘。将纸质书转化为电子书,虽形态不同,内容则同,只是编码和存储方式有异。

黑洞吞噬星体,好比将实体图书馆转化为电子图书馆,此解释被称为「全息原理」。若全息原理正确,我们对宇宙的认知将全然不同。

若信息真储存于黑洞边界,霍金辐射可能编码并带走信息,意味着信息未随黑洞消亡而消失。如此,我们无须重订物理法则,信息悖论得以解决。

但我们仍需重新理解现实世界。若一切落入黑洞之物皆被编码于事件视界,意味着三维物体被记录于二维平面,此过程名为全息投影。

全息投影如同3D影像,即在塑料片上编码三维影像。黑洞如全息投影,因其内部所有事物皆编码于事件视界。黑洞内部之人或许过着正常的三维生活,而外部之人所见,却是黑洞表面的二维图像。

此说似乎不合常理,但黑洞本极端,同样遵循普遍规则。若2D至3D的转化适用于黑洞,或许也适用于整个宇宙,包括你我。

若生活在黑洞中的人察觉不到自己被编码于二维平面,现实中的我们或许也同样。你我或许是宇宙边缘屏幕上的二维影像。背后的科学理念复杂而独特,包括玩具宇宙、弦论和大量物质质量。不论宇宙真实面貌如何,我们仅知其奇异复杂,须进行更多物理实验以理解。但黑洞可能正是解开现实本质的关键!