虫洞理论或有助于解决黑洞信息悖论
日本理化学研究所(RIKEN)的一位物理学家和两位同事合作发现,虫洞(连接宇宙遥远区域的桥梁)或能帮助我们揭示黑洞所消耗的物质信息究竟发生了什么的奥秘。
爱因斯坦的广义相对论曾预言,落入黑洞的任何事物都无法逃脱它的魔爪。但在1970年代,斯蒂芬·霍金计算出,当考虑了支配微观领域的量子力学理论时,黑洞应该会发射辐射。RIKEN跨学科理论和数学科学部的Kanato Goto解释道:“这被称之为黑洞蒸发,它会导致黑洞收缩,就像蒸发的水滴一样。”
然而,这导致了出现了一个悖论。也就是说,黑洞将完全蒸发,而且有关它吞噬的任何信息也将完全蒸发。但这与量子物理学的基本理论相矛盾:信息不会从宇宙中消失。Goto说:“这表明目前的广义相对论和量子力学是相互矛盾的。我们必须找到一个统一的量子引力框架。”
许多物理学家怀疑这些信息会以某种方式被编码在辐射中逃逸了。为了检验这种推测,该团队计算了辐射的熵,该能熵从黑洞外的某一个角度去测量丢失了多少信息。1993年,物理学家Don Page计算出,如果没有信息丢失,熵最初会增长,但随着黑洞的消失,熵会下降到零。
当物理学家简单地将量子力学与广义相对论中黑洞的标准描述结合起来时,Page的结果似乎是错误的,随着黑洞的缩小,熵会不断的增加,这表明信息丢失了。
但最近,物理学家探索了黑洞如何模仿虫洞,这能为信息提供逃生路线。Goto指出,这不是现实世界中的虫洞,而是一种数学计算辐射熵的方法。虫洞连接了黑洞内部和外部的辐射,就像一座桥梁一样。
当Goto和他的两位同事结合标准描述和虫洞图片进行详细分析时,他们的结果与Page的预测相符,这表明物理学家怀疑即使在黑洞消亡后信息仍然存在是正确的。
Goto说:“我们发现了一种新的时空几何结构,它是一种在传统计算中会被忽视的类似虫洞的结构。使用这种新几何计算的熵给出了完全不同的结果。”
但这也提出了新的问题。Goto说:“我们仍然不知道信息如何被辐射带走的基本机制,所以我们还需要一个量子引力理论。”(编译:Qtech)