科学家对于黑洞的争论是什么 黑洞真的存在吗 哪个物理学家质疑黑洞的存在?

2022-06-08 13:54:13

科学家对于黑洞的争论

黑洞长久以来一直是滋生悖论的肥沃温床。早在1974年,史蒂芬·霍金和和其他科学家证明,黑洞不是全黑的。相反,它们会辐射出能量,被称为霍金辐射,由光子和其他量子粒子构成——这个过程极其缓慢,但最终会导致黑洞完全蒸发。霍金发现,这个理论存在一个问题。这种辐射看上去相当随机,因此霍金推测它不可能携带任何与掉入黑洞的物质有关的信息。随着这个黑洞蒸发殆尽,它拥有的信息最终必定会消失。然而,这与量子物理的核心宗旨直接冲突,因为量子物理认为信息不可能被消灭。黑洞信息悖论就此诞生。

几十年来,物理学家一直在努力解决这个悖论。霍金曾认为是黑洞摧毁了信息,向量子力学提出了质疑。其他人并不赞同这一观点。毕竟,霍金的想法源自于他本人对融合广义相对论和量子力学所做的尝试——这一数学壮举本身的艰深迫使霍金必须要作一些近似才行。

如果信息无法逃逸,也无法被摧毁,就会有越来越多的信息被储存在越来越小的体积之中。但是,如果是这样的话,量子理论预言,无论在哪里,只要物质之间发生碰撞,产生一个微型黑洞的概率就会从几乎为零提高到无穷大。你应该会在大型强子对撞机里看到黑洞,也应该会在费米实验室里看到黑洞,还应该在上世纪30年代那些房间那么大的粒子加速器里看到黑洞,理论学家唐·马罗夫说,甚至当你在草地上跳来跳去时,你也应该看到黑洞才对。

显然,这些并没有发生。而另一种可能性,即物质和它携带的信息能够从黑洞中泄漏出来,则是不太可能的。任何落入黑洞的物质都必须要以超光速运动才能逃脱黑洞可怕的引力。最终在2004年,霍金改变了主意,他承认,黑洞最终没有摧毁信息。因为它们都很重,而且从中获取信息都要颇费一番功夫。霍金有许多的预言,有人说霍金预言可能正在慢慢实现,这也是有可能的。

质疑存在

一位美国理论物理学家经过数学计算得出结论——黑洞根本就不存在。相关论文分别发表在著名的预印本网站ArXiv和《物理快报B》杂志上。

“得出这个结论后,即便我本人都感到十分震撼。”提出这一理论的美国北卡罗来纳大学教堂山分校理论物理学教授劳拉·梅尔西尼—霍顿这样描述自己的感受。她说:“科学家们研究这个问题已经超过了50年,而这个解决方案给了我们许多新的思考。”

1974年,霍金通过量子力学的方法得出结论:黑洞不仅能够吸收黑洞外的物质,同样也能以热辐射的方式向外“吐出”物质。而这种量子力学现象,就被称为霍金辐射。

2014年9月25日,物理学家组织网报道称,新研究中梅尔西尼—霍顿描述了一种全新的方案。她和霍金都同意,当恒星因自身的引力发生坍塌时会产生霍金辐射。但梅尔西尼—霍顿认为,发出这种辐射后,恒星的质量也会不断地发生损失。正因为如此,当这些恒星坍缩时就不可能达到形成黑洞所必须的质量密度。她认为,垂死的恒星在发生最后一次膨胀后,就会爆炸,然后消亡,奇点永远不会形成,黑洞视界也不会出现。根本就不会存在像黑洞这样的东西。

其实早在2015年年初,霍金就曾通过论文指出在经典理论中黑洞是不存在的,他承认自己最初有关视界的认识是有缺陷的,并提出了新的“灰洞”理论。该理论认为,物质和能量在被黑洞困住一段时间以后,又会被重新释放到宇宙中。

黑洞这一定义在经过漫长的时间推测后,已经慢慢被人们所接受。然而霍金今年年初发文否认黑洞的存在,取而代之提出了“灰洞”理论,这在物理学界掀起了不小的波澜。如今,梅尔西尼—霍顿直截了当地称“根本就不会存在像黑洞这样的东西”,这无疑成为又一枚重磅炸弹——尽管梅尔西尼—霍顿远不及霍金出名。当然,想以一己之力推翻既有的理论并不那么容易,需要更多有说服力的证据加以佐证。

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