通俗讲黑洞到底是什么(或许是对黑洞本质最通俗的解读)

黑洞,是宇宙中最诡异的天体,诡异到我们如今已知的物理定律都无法准确描述它。2019年天文学家终于拍摄到了人类历史上第一张黑洞照片,虽然不能近距离地观测研究黑洞,但根据现有大自然法则,科学家可以去猜想黑洞可能的存在方式。

通俗讲黑洞到底是什么(或许是对黑洞本质最通俗的解读)(1)

比如说,科学家们发现,黑洞不仅仅会吞噬一切靠近的物体,甚至可能删除我们的宇宙!

如今我们所说的黑洞,通常指的是恒星类黑洞,也就是超大质量恒星在走向死亡的过程中向内急剧坍缩形成的黑洞,黑洞中心的奇点密度温度无限高,体积趋于无效小,时空在那里完全消失不见。

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每个黑洞都存在事件视界,一旦靠近事件视界,任何物体想要逃脱都变得无比困难,理论上当无限靠近事件视界时,只有光速才能逃脱,而一旦越过事件视界,万事万物都无法逃脱,哪怕光也不行。事件视界就是时空的分界线。

黑洞的事件视界对于我们来讲是一个神奇的存在,在研究事件视界的过程中,科学家们发现在事件视界附近,有一些诡异的存在:霍金辐射。

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黑洞会通过“霍金辐射”极其缓慢地损失质量,慢慢蒸发。

蒸发的过程非常缓慢,比如说,一颗太阳质量大小的恒星,即便是过了10的50次方年,也仅仅蒸发掉黑洞质量的0.000000.1%。但不管多么漫长,时间会让一切都“被遗忘”,最终黑洞也会蒸发完毕。

那么问题来了,如果黑洞蒸发完毕,消失不见了,它吞噬的物体信息哪里去了?难道黑洞会删除信息吗?

在科学家眼里,信息是最基本的存在,比我们看到的实体物质更本质的存在。比如说碳原子按照不同的组合方式就能得到不同的物质,煤炭或者钻石。都是碳原子,为什么能形成不同的物质呢?就是因为信息不同!

而如果往碳原子里添加其他原子,就可能得到香蕉或者其他东西,甚至能得到动物。

可以这么说,一旦失去了信息,万事万物都会表现出相同的形式。所以,科学家认为信息比物体更加坚不可摧,物体可能会消失,但物体的信息是不可能消失的。

举个例子,用火烧掉一张纸,只剩下一堆灰烬,你认为纸张就消失了吗?非也!

如果你能收集掉纸张在燃烧过程中释放出来的气体,水蒸气,甚至能量等物质,然后再重新组合起来,最终就能复原纸张。虽然现实中很难做到,但是理论上是可行的。这是因为纸张的信息是不会消失的。

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如此看来,黑洞吞噬物体,然后完全蒸发掉,看起来信息也消失了,这就出现了一个悖论:信息悖论,黑洞信息悖论。

如何解释这种悖论呢?目前来看有几种猜测:

首先,信息没有消失,有可能被隐藏了起来。这种观点认为黑洞有可能分离成子宇宙,“消失”的信息其实来到了子宇宙,并没有真的消失,而我们几乎没有可能与子宇宙有任何互动。这就好像一个坏了的U盘,U盘里有你的相片,由于U盘坏了无法读取,没有什么存在价值了,但你不能否认U盘里照片的信息仍旧存在。

第二,信息确实没有消失,但或许是科学家研究的方向有误,结果就很难发现看起来“消失”的信息。科学家并不知道黑洞如何处理物体的信息,对黑洞的了解还非常有限,或许黑洞以某种人类不知道的方式把物体的信息储存起来了。

第三种可能,信息或者真的永久消失了,这看起来违反了我们已知的物理定律,但谁又能肯定我们已知的物理定律是完全正确的呢?或许存在着更高级的大自然法则,完全颠覆我们传统认知的大自然法则。

但是更多的科学家认为,黑洞吞噬物体的信息并没有消失,而是以某种方式储存起来了,储存在黑洞的事件视界上,这种观点叫做“全息原理”。霍金辐射的过程有可能把这些信息都带走了,信息本身并没有消失。

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这种全息原理表现为“全息投影”,通俗理解就是,在二维平面上编辑出来的三维影像信息,就像信用卡上的全息影像一样,本身是二维的,但看起来是三维图像。黑洞把所有物体的信息都编码在二维的事件视界上。

更深层的理解就是,如果有人生活在黑洞内部,他体验到的是三维世界的生活,但在黑洞外部的人来看,三维世界的人只是黑洞事件视界上的二维影而已。

如果真的如此,这种二维三维之间的转换也适用于我们的宇宙,那么多么疯狂!

因为那将意味着,在黑洞内部生活的人,根本不会意识到自己只是二维平面上的编码而已,我们有可能只是宇宙边界的二维影像罢了!

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真的细思极恐!

虽然科学家对黑洞的研究还非常有限,但在冥冥之中,黑洞或许是通常宇宙本质的一把钥匙!

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