对黑洞本质的新研究表明,这些具有巨大引力的区域并不像一些专家所认为的那样无情。
事实上,俄亥俄州立大学的科学家们说,黑洞不过是宇宙弦的巨大无害球体,它会创造出落入黑洞的不完美副本。
这与其他专家早先提出的观点背道而驰,他们说黑洞被一层能量帷幕所包围,任何穿过它边缘的东西都会被照亮。
黑洞是巨大的能量模糊球
在一篇新论文中发表在高能物理杂志由俄勒冈州立大学的萨米尔·马瑟(Samir Mathur)领导的一个物理学家团队说,黑洞是巨大的毛球,当它们吸收更多的物体时,质量就会增加。
他们说,当一个物体被吸引到视界时,在这个点上,任何靠得太近的物体都无法返回,黑洞模糊的表面会在物体到达辐射最热的部分之前上升,与它相遇。
黑洞是空间中具有极强引力的区域。即使是光,一旦进入,也无法出来。它们是由超大质量恒星的死亡形成的,这些恒星将所有的物质浓缩成一个小而高密度的核心。科学家们相信黑洞会把任何物体压缩到无限的密度。
霍金的信息悖论
马瑟和他的团队认为他们的模糊球理论提供了最好的解释斯蒂芬·霍金的信息悖论.
在20世纪70年代,霍金说任何落入黑洞的物体都无法逃脱。不幸的是,这完全违背了量子力学的基本原理,即信息永远不会被摧毁。
2003年,马瑟提出了黑洞表面被模糊的能量串所覆盖的观点。被黑洞强大引力吸引的物体实际上并没有落入黑洞;他们倒在上面。
霍金后来承认,落入黑洞的物体不会被摧毁。它们只是成为黑洞的一部分,这意味着每个黑洞都是所有落入其中的物体的唯一结果。
防火墙理论
在马瑟早期研究的基础上,加州大学圣巴巴拉分校的科学家们得出了一个不同的结论。他们提出,黑洞周围不是模糊的窗帘,而是防火墙。任何靠得太近的物体都会在进入火圈时被烧焦。
下面是他们是如何得出这个结论的。霍金和同事雅各布·贝肯斯坦观察到黑洞会发出柔和的辐射。这是由事件视界附近的纠缠粒子对组成的。
每发射出一个粒子,就有一对粒子被吸进视界。然而,最终,持续的辐射会使黑洞射出所有的粒子,这意味着所有的信息并没有被摧毁。
如果考虑量子力学,问题就会出现。对于每一个以辐射形式逸出的纠缠粒子,都需要有一对纠缠粒子掉进去。一个粒子一次只能与另一个粒子纠缠。然而,如果信息没有被破坏,粒子就必须与多个粒子纠缠,这就导致了信息悖论。
防火墙理论的支持者认为,逃离黑洞的粒子与不止一个粒子纠缠在一起。然而,纠缠在它形成的那一秒就被打破了。他们说,这会产生大量的能量,形成一个致命的边界,消灭任何通过的物体。
颠覆防火墙理论
“防火墙的论点似乎是一种快速的方法,可以证明穿过视界的东西会燃烧起来,”说Mathur。“但是我们现在看到,不可能有这样快速的辩论;接下来会发生什么只能由弦理论中的详细计算来决定。”
弦理论试图结合爱因斯坦的相对论和量子力学来解释宇宙的运行方式。它提出了一个激进的概念,即宇宙是由不断变化形状的亚原子能量振动弦组成的。
根据马瑟的说法,如果一个人被绳子缠在一起,没有办法决定他会有什么感觉。2015年,马瑟说世界可以穿过一个黑洞,没有人会更清楚发生了什么。黑洞只是创造了一个不完美的世界副本,两者都将继续像以前一样存在。
关于模糊球/防火墙问题的争论对物理研究有着巨大的影响。如果黑洞确实是模糊球,它会复制任何接触到它表面的东西宇宙实际上可能是一个全息图它位于一个比我们知道的更大维度的平面上。
“如果黑洞的表面是一道防火墙,那么宇宙是全息图的观点肯定是错误的,”马瑟说。