或許是目前對黑洞本質最全的分析解讀,我們對現實認知被徹底顛覆

黑洞是宇宙中威力最大的東西,它能將整個恆星撕成原子大小的碎片,雖然這已經很恐怖了,但是黑洞還有另外一個更加強大且黑暗的特性:它們可能可以刪除宇宙本身!

當超大質量物體被壓縮到一個超小的空間就會形成黑洞,在黑洞中心,重力幾乎無限大,無論什麼靠近黑洞中心,都會被撕成基本粒子,即使光也無法逃離黑洞,因此我們觀察到的黑洞是黑暗球體。

如果你掉進一個黑洞,什麼壞的事情也不會發生,知道你穿過黑洞邊緣,也就是事件視界。你可以把事件視界想像成在一個巨大瀑布上游游泳,即使你還沒有看到瀑布,但是水流速度不知不覺地變快了,你可以一直安全無憂無慮地游,一直到無法回頭的邊緣,此時無論你多麼用力,水流也會將你拉向死亡。

當和一個黑洞靠得太近,任何東西都無法逃脫,事件視界將黑洞和黑洞之處的宇宙徹底分割,我們無法觀測接觸黑洞,除非我們願意一去不復返,因此黑洞內部的情況根本無法摸清楚。

但是對黑洞的邊緣事件視界,科學家們有一些看法。就像水汽蒸發,黑洞也會向外輻射丟失物質,這個現象叫做「霍金輻射」,黑洞會持續不斷地丟失極其微小的質量,這個過程慢的出奇。

一個和我們太陽的質量相等的黑洞,需要一百億億億億億億(10的50次方)年才會丟失0.0000001%的質量。這個質量丟失的過程會持續不斷,並且越往後,質量丟失的速度越來越快,在遙遠的未來,當宇宙最後一刻恆星已經死了幾萬億年後,黑洞會變得越來越小,直到蒸發消失,只留下一點點的輻射。

但這存在一個問題,在黑洞消失的同時,它可能會刪除一些基礎的東西,信息!

什麼是信息?物質信息是沒有形態的,可以把它理解為物質粒子的排列組合方式。比如有一堆碳原子,按特定方式組合可獲得煤炭,再以另外一種方式組合,獲得的是鑽石,原子還是那些原子,改變的就是信息。

再複雜一些,比如添加一些其他的原子,我們就能獲得香蕉,再改變一下原子的組合,就收穫了一隻松鼠!宇宙萬物的基本組成粒子是相同的,不管是一隻鳥,一塊石頭或一杯咖啡。沒有了信息,宇宙萬物將淪為相同。

量子力學理論認為,信息是堅不可摧的,信息或許會改變,但永遠不會消失。比如,你燒掉一張紙剩下灰燼,這些灰燼再也變不回來原來的紙張了,但是如果你能仔細收集到所有灰燼的碳原子,按特定方式結合燃燒丟失的煙盒熱量輻射,理論上還是能重造紙張的,因為紙張的信息還存在宇宙中,並未丟失,只不過很難讀取罷了。

如果你能測量每一個原子,粒子和輻射波,你就能知道宇宙的所有信息,甚至還能了解宇宙從大爆炸開始的完整歷史。

但是,黑洞橫在了中間。信息能夠告訴我們宇宙萬物的差異原因及其過去。而黑洞則剛好相反,吸收萬物並轉化成同一形態。總之,黑洞在摧毀信息。這就形成了「信息悖論」,一個很嚴重的問題,黑洞信息悖論!

信息不可丟失是我們所有現存物理定律的理論基礎,存在或者不存在,沒有了信息,萬物再無區別。當涉及到對現實的理解,我們要從絕對的角度思考,怎樣才能解釋這個悖論呢?

答案可能有以下幾種。

第一,信息永久丟失,這意味著我們要放棄所有的物理定律,拋棄很多那些現在很適用的定理法則,重新開始制定物理法則,至於新的物理法則長什麼樣,以及對我們有什麼意義,沒有知道,這讓人感到有點恐慌,也有一點興奮。

第二,信息被隱藏。這個解釋認為,可能黑洞的部分會分離形成子宇宙,而信息則被傳輸到這個全新奇特的子宇宙中,並且我們無法觀測也無法與子宇宙互動,但從技術上講,信息並未丟失。這就好比一個存放所有家庭相片卻無法讀取的壞硬碟,好消息是信息並沒有被刪除,好消息是這硬碟也沒有什麼用處了。

第三,信息是安全的,不會丟失或隱藏。可能只不過是我們研究的方向錯了,雖然我們知道黑洞會吸收信息並且可能之後會刪除這些信息,但是我們從未想過在刪除之前黑洞是怎麼處理這些信息的,以及黑洞把這些信息存儲在什麼地方。

從某種意義上講,黑洞就是一種超級硬碟,這有點像把紙質書轉化成電子書,雖然兩者形態看起來完全不同,但蘊含的內容卻是一樣的,只不過是編碼和儲存的方式不同罷了。

黑洞吞噬恆星行星,就有點像把整個實體圖書館轉化成電子圖書館,這樣的解釋被稱為「全息原理」,假如全息原理是正確的,那麼我們對宇宙的所有認知都不再正確!

假如信息真正存儲在黑洞的邊界,那麼霍金輻射就有可能編碼獲取並帶走這些信息,也就是說信息並沒有隨著黑洞死亡而消失,既然如此,我們也無須重新制定物理法則,信息悖論就解決了。

但是我們還是需要從基礎層面改變對現實世界的理解,如果任何掉進黑洞的東西都被存儲在事件視界中,這基本上意味著,三維物體會被編碼記錄在二維平面上,這個過程有個專門的名字:全息投影。

全息投影類似3D影像,即在一塊塑料片上編碼三維的影像,黑洞就像全息投影,是因為其內部所有事物都編碼在事件視界,在黑洞內部生活的路人甲的體驗是正常的三維生活,但是黑洞外部的我們看到的路人甲卻是黑洞表面的二維圖片!

這聽起來是違反常理的,但是黑洞是非常極端的物體,也受到和其他事物一樣的規則限制,假如這樣的2D到3D的瘋狂轉換適用於黑洞,那麼很可能也適用於整個宇宙,以及其中的你我。

既然生活在黑洞中的人察覺不到自己被編碼到二維平面上,現實中的我們可能也一樣,你我可能也是宇宙邊緣一個屏幕上的二維影像。這背後蘊含的科學理念很複雜,很奇特,包含有玩具宇宙,弦論以及很多物質質量,但不管宇宙的真正本質是什麼,我們現在只知道宇宙真的很奇特很複雜,我們需要更加努力做更多的物理實驗才能理解,但是,黑洞可能是了解現實本質的關鍵!

更多宇宙探索,敬請關注微信公眾號:yzdaquan

你的讚賞是我堅持原創的動力

讚賞共 0 人讚賞
推薦閱讀:

《南京暴行》所窮究的我們至少要知道

TAG:現實 | 黑洞 | 認知 | 本質 | 解讀 | 顛覆 | 我們 | 分析 |