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为什么暗洞内部永世在添长?

2018-12-27

  这个视角让萨斯坎德及其配相符者找到了一个候选对象,来描述暗洞不息转折的量子特性,正是这栽特性,导致了暗洞的内部体积赓续添长。他们挑出,发生转折的是暗洞的“复杂性”——这大致衡量的是恢复暗洞初首量子状态(暗洞形成时)所需的计算量。暗洞形成后,随着内部粒子相互作用,关于其初首状态的新闻变得越来越紊乱。其终局就是,暗洞的复杂性不息添长。

  量子力学称,宇宙保留了相关以前的一切新闻。但那些着落物质的新闻呢?它们好像在永世地落向中心奇点,难道也挥发失踪了吗?

  倘若复杂性实在是暗洞内部空间体积的基础,萨斯坎德意料,这将对吾们对宇宙学的理解产生影响。“不光是暗洞内部会随着时间推移而添长,宇宙学的空间也会随着时间推移而添长。”他说,“宇宙学空间添长是否跟某栽类型的复杂性添长存在相关,吾觉得这是一个专门有意思的题目。至于宇宙时钟和宇宙演化是否也跟复杂性的演化相关,吾不清新答案。”

斯坦福大学理论物理学教授伦纳德·萨斯坎德在位于添州帕洛阿尔托的家中。斯坦福大学理论物理学教授伦纳德·萨斯坎德在位于添州帕洛阿尔托的家中。  声明:新浪网独家稿件,未经授权不准转载。 -->

  来源:造就微信公多号

  而且,鉴于贝肯斯坦已计算得出,暗洞会存储其外观区域所批准的最大新闻量,萨斯坎德的钻研外明,暗洞的复杂性会以物理定律所批准的最迅速度不息添长。

  要浅易地想象一下这栽永恒添长的图景,吾们能够把暗洞想象成一个从二维平面(它代外的是时空组织)向下延迟的漏斗。漏斗越来越深,云云,落入其中的东西永世不会碰到底部谁人奥秘的奇点。

  近年来,随着量子计算的崛首,物理学家议定钻研暗洞的新闻处理能力(就相通它们是量子计算机相通),获得了相关这些物理编制的新见解。

  伦纳德·萨斯坎德(Leonard Susskind)是弦理论和全息原理的先驱,他在以前半个世纪中,还挑出了其他一些主要的物理学思维。现在,他又为一个主要的暗洞谜题挑供晓畅答。

  按照广义相对论,暗洞的内向引力坍缩从未休止过。尽管从外部望上往,暗洞好像保持着恒定的大幼,只会在新的东西落入其中时稍稍扩大,但随着空间朝向中心点膨胀,它的内部体积却时刻在添大。

  原形上,1972年,以色列物理学家雅各布·贝肯斯坦(Jacob Bekenstein)发现,暗洞球形事件视界占有的区域对答于它的“熵”。这是暗洞内通盘粒子一切能够的微不悦目排列手段的数目,或者就像当代理论物理学家描述的那样,熵是暗洞存储新闻的能力。

  实际上,暗洞是一个从一切三个空间倾向向内延迟的漏斗。围绕着暗洞的球形边界被称为“事件视界”,任何东西进入其中就再异国回头路。

  暗洞外观区域与其新闻内容之间的相关,让量子引力周围的钻研人员忙活了几十年,但有人能够会问:从量子力学的角度来望,暗洞内部不息添长的体积对答的是什么呢?“不管出于何栽因为,异国人真实想过那意味着什么,这么多年来,吾也是如此。”萨斯坎德说,“到底是什么东西在不息添长?这本答成为暗洞物理学的一个主要谜题。”

  暗洞是引力极大的球形区域,甚至连光也无法从中逃逸。一个世纪之前,喜欢因斯坦的广义相对论首次预言了暗洞的存在,此后,科学家在宇宙各处都探测到了暗洞。(暗洞清淡是物化亡恒星向内发生引力坍缩形成的。)

  萨斯坎德团队行使简化模型,将暗洞以全息图式样表现,由此表明,暗洞的复杂性和体积都以相通的速率添长,从而为云云一个不悦目点挑供了声援,即暗洞的复杂性和体积能够是互为撑持的。

  这个谜题就是,暗洞行为一栽奥秘、不能见的球体,尽管从外部望保持着恒定的大幼,但它们的内部体积却基本上是在永世保持添长,这怎么能够呢?

  起码从上世纪70年代最先,物理学家就已经意识到,暗洞一定是某栽类型的量子编制,就像宇宙中的万事万物相通。

  在比来的一系列论文和说话中,萨斯坎德这位78岁的斯坦福大学教授和他的钻研配相符者挑出,暗洞体积添长是由于它们的复杂性在稳步添长——这个不悦目点尽管未经验证,但却促使人们最先思考,暗洞内部的引力是否具有量子特性。

  对于萨斯坎德理论的含义,钻研人员照样感到疑心不解。斯坦福大学理论物理学家阿隆·沃尔(Aron Wall)说,“这个挑法虽然令人昂扬,但在很大水平上照样属于推想,能够并不精确。”沃尔外示,为了阐明量子相互作用的复杂性是如何跟空间体积对答首来的,挑衅之一是要在暗洞的语境下定义复杂性。

  喜欢因斯坦理论所描述的暗洞内部翘曲时空,能够是大量引力粒子的的整体状态,这栽粒子就是量子引力理论描述的“引力子”。这栽情况下,暗洞的一切已知特性都答该能追溯到这个量子编制的特性。

  添州理工学院理论物理学家约翰·普瑞斯基尔(John Preskill)同样也在行使量子新闻理论来钻研暗洞,他认为,萨斯坎德的想法很乐趣。“这栽计算复杂性的概念在很大水平上是计算机科学家能够想到的东西,清淡不是物理学家能玩得转的。”普瑞斯基尔说,“而它能够对答于暗洞的某个特性——晓畅广义相对论的人都能很自然地想到这栽特性——这一点真的很酷。”这栽特性指的就是暗洞内部的添长。

  喜欢因斯坦的理论把引力的作用等同于时空的曲曲(即宇宙的四维组织),但暗洞中的引力专门兴旺,以至于时空组织曲曲到了极限——也就是暗洞中心密度无限大的“奇点”。

  普林斯顿高等钻研院的暗洞行家道格拉斯·斯坦福(Douglas Stanford)指出,一个湮没的教好是,“暗洞拥有某栽内部时钟,它的时间行得专门专门慢。对于一个清淡的量子编制,那是状态的复杂性。而对于暗洞,那是视界后面区域的大幼。”

  贝肯斯坦的见解让史蒂芬·霍金(Stephen Hawking)在两年后意识到,暗洞是有温度的,所以它会辐射出炎量。这栽辐射会导致暗洞逐渐挥发失踪,这引出了广受炎议的“暗洞新闻悖论”,该悖论挑出了一个疑问:那些落入暗洞的新闻发生了什么?