一个几年前一个化学家团队未煮开的一个鸡蛋。煮鸡蛋的蛋白质分子造成扭曲,和一个离心机可以恢复原来的解决它们。可疑的实用的技术是一个厨房,但它演示了物理的可逆性。任何物理世界运行方式的最深的一个特性的物理定律,反映基本对称的空间、时间和因果关系。如果你将所有系统的部分逆转,将破坏做了什么。风时光倒流所需的信息总是保存。当然,毁灭一个过程可能很容易在简单系统但不太复杂的,这就是为什么鸡蛋熟很漂亮的。
但是有一个令人不安的例外:黑洞。如果足够的质量恒星塌缩在自己的重量,它的引力加剧没有限制和锁的控制问题。跳进一个,没有回去。合并两个在一起,你不能将它们分开。一个黑洞提供了一个宇宙几乎完全毫无特色的外观。看着它,你不能告诉什么了。黑洞似乎并没有保存信息。这种不可逆性,在1958年第一次升值物理学家大卫·芬克尔斯坦,是最早的暗示黑洞信息悖论——“悖论”,因为可以可逆的法律已经不可逆的影响如何?物理学家的矛盾暗示一个更深的疾病对世界的理解。科学家们有很多理由寻求自然的大统一理论,但是信息悖论是他们最具体的动机,引导他们当他们没有其他方式继续。
最后,60多年后这个问题开始出现,物理学家们看到希望的解决方案。今年流行之前,通过几个月的封锁,联合理论家的巨大进步了解paradox-the数十年来最进步,有人说。他们支持这个想法,黑洞,尽管外表,是可逆的,他们解散了官方的悖论。物理理论不再是与自己格格不入。工作是有争议的,由其支持者的自己也承认,这是最好的一个起点的完整解释黑洞。
直到最近,大多数的“进步”物理学家们对这一悖论在过去的几十年里已经包括实现问题是比他们想象的更加困难。芬克尔斯坦的原始工作漏洞。首先,它是基于爱因斯坦的广义相对论,物理学家知道没有完整的故事,因为它忽略了量子效应。在1970年代斯蒂芬·霍金——的工作使他成为家庭name-took第一次裂纹包括那些影响。他的计算预测黑洞慢慢地释放能量。但这发射携带没有任何信息了,所以它不会帮助风时光倒流。如果有的话,即将离任的细流粒子恶化的困境。能源和蒸发黑洞最终倒空自己像一滩在整整一个长夏的日子。所有的事不释放关押但彻底抹掉了。霍金的分析高架一般不安对物理学的全面危机。
霍金在1993年前的研究生不n .页面,现在阿尔伯塔大学,挖洞更深。他表明,如果一个黑洞是吐出它的信息,它不能等到死亡的时刻,但已开始约一半。这是很重要的,因为一个中年黑洞将从原来的大小仅略有萎缩,仍应由普通的物理定律。所以物理学家不能只销整个未知的奇异的物理问题;内信号不一致甚至是最完善的理论。俄亥俄州立大学的2009年萨米尔·d·Mathur进一步表明,霍金的计算不会做轻微的调整。大缺失的东西。
页面中的关键元素和Mathur分析量子纠缠,一种特殊的关联,粒子可以即使没有任何力量或其他影响他们的链接。纠缠是神秘的,但物理学家可以设置为黑洞拉到一边,问是什么意思。大多数粒子落入一个纠缠于粒子保持外,这些联系必须维护如果黑洞是保存信息。然而,联系不能简单被转移到即将离任的粒子,霍金提出,至少不是没有引起其他麻烦,一个有影响力的研究显示Ahmed Almheiri普林斯顿高级研究所的,新泽西州在2013年和他的同事们。
所以黑洞可能是可逆的,但理论家的混乱就只有一条路。光明的一面,研究矛盾剥离关于重力,时空和物理学的统一。首先,黑洞暗示空间容纳有限材料你可以紧紧地包在东西只有崩溃之前形成一个黑洞。奇怪的是,存储容量的空间尺度与一个地区的区域,而不是它的体积。空间看起来三维,但作为如果它是二维的。它有一个虚幻的质量,我们通常无视,但在一个黑洞变得明显。
实现是众所周知的起源全息原理,最摄人心魄、baffling-ideas之一在现代科学理论。它说,至少有一个空间维度的体验不是自然,而是走出量子动力学的基础。最发达的版本的全息原理是所谓的广告/钢管(反德西特空间/共形场论)二元性。设想的宇宙是一个巨大的雪花玻璃球。在一个版本中,一个叫做散装(广告)的三维空间是包裹在一个二维边界(钢管)。散装和边界是数学等价的(“双重”),虽然理论家经常考虑的边界更根本和批量出现。无论发生什么在大部分的影子世界有着相似的边界。如果在大部分行星围绕一颗恒星,行星和恒星的阴影做一点舞蹈在边界上。
科学家们多年来改进这种二元性。今天物理学家们不仅可以将一个三维空间到二维空间,他们可以匹配的特定部分的3 d空间二维的特定部分。他们还可以把双方特定的物理量。最先进的版本的对应关系,由内特恩格尔哈特的麻省理工学院和阿伦墙剑桥大学的2014年,涉及的面积表面的量子纠缠。这些非常不同的秘密是相同的数量,这个等价理论家的大自然的基本统一。
与所有这些成分,理论家们最近做出新的袭击黑洞信息悖论。2019年Almheiri、恩格尔哈特和他们的同事和独立Geoff Penington的加州大学伯克利分校(用类似的方法),能够显示信息可以逃离黑洞的页面有规定。(阅读更多关于这个突破Almheiri 34页的文章)。这样研究人员证实,黑洞是可逆的。同年晚些时候这些和其他作者,再在两个平行的团队工作,双重检查即将离任的辐射熊黑洞让出来的信息。这一次他们的计算没有直接依赖于广告/钢管二元性。相反,他们采用了基本相同的数学技术如霍金的。页面认为,如果悖论在于完善的理论,其决议不应取决于如此花哨的广告/钢管。
团队确认它不会。建立这样一个庞大的黑洞的纠缠量时空的几何经历了戏剧性的转变。时空黑洞里面和周围呈现复杂的形状,包括虫洞,像科幻小说的时空门户。这些虫洞黑洞的内部连接到外面的世界,虽然他们如何使信息能够逃脱仍不清楚。尽管这个几何过渡可能听上去很奇怪,但它完全符合现有的物理学。无论你对黑洞可能会说,他们不再是paradoxical-they并不代表一个内部矛盾在当前的理论。
这些计算是艰巨的即使是现代物理学的标准。怀疑者们的印象,不过这并没有阻止他们在争论挑刺。的争论正如火如荼地进行着,然而,大流行,和科学封锁。面对面的会议在2021年底才开始的。一些物理学家认为,科学通过放大并不是相同的,支持者和怀疑论者还没有真正参与。“也许这部分是大流行的函数,有更多的分裂,“说Suvrat拉塔塔基础研究所的班加罗尔。
在一个特别尖锐的批判,拉和他的同事们抱怨说,两个团队的高度人为的设置。在某种程度上,也是如此的大多数理论模型,但这一理想化不是无辜的,这些作者说。例如,它认为,引力不仅削弱随着距离但最终完全关闭了。假设从根本上改变这个力的本质,这样的计算,尽管技术上正确的,说小黑洞引力或在现实世界中。
Mathur和其他人也认为新工作意味着一个外地作用一个人,不通过空间传播,从一个地方跳到另一个从黑洞中提取信息。这本身并不奇怪。物理学家普遍认为,黑洞需要外地影响意义。但非定域性的特定类型的新分析一些怀疑论者看来难以置信。
马杜拉和提倡替代方案的信息悖论。Raju建议信息没有走出一个黑洞,因为它是已经生产出来了。重力有很长的tail-the力行为在一个无限的范围,防止信息被瓶装的,他说。重力、电磁等量子领域外的黑洞保留任何瀑布的印记。“这一地区拥有丰富的信息,”拉贾说。Mathur来说,他认为真正的黑洞从来没有真正形成。作为一个明星开始崩溃,它唤醒了充满异国情调的弦理论物理,根据所有粒子振动模式一种更原始的问题。纤维的物理逮捕崩溃,留下一个高度紧凑的明星,也称为灰蘑菇。这个小明星不墙本身的引力,和信息骑在它的光。
这些想法及其变体也有批评,。事实上,Mathur和拉不同意彼此的方法。因此黑洞的本质仍然是待价而沽。和持续的历史趋势,理论家们在寻找新的谜题做得更好比解决旧的。近年来从斯坦福所指出的另一个黑洞悖论。空间里面很有弹性的,他们的内部体积应该永远发展下去。然而,这种扩张将违反任何封闭系统将达到平衡的原则。一些迄今为止未知的物理最终必须干预稳定内部。
和其他人也发现那黑洞是发疯般地混沌系统,旋转和沸腾在毫无特色的外观。至少这方面的黑洞,可以在计算机模拟和实验研究。创建一个真正的黑洞是超越他们,但实验观察相同的混沌动力学在离子,冷凝物和其他物质系统。他们运行的系统,然后放松;把它带回其确切的起点需要精致的精度,证明黑洞如何看起来不可逆转的,即使,原则上,rewindable。
同时理论家认为黑洞是什么可能去宇宙作为一个整体。因为我们的宇宙在加速膨胀,它有一个单向的表面就像一个黑洞的视界,和物理学家希望的见解关于黑洞也会提供宇宙的秘密。(阅读更多关于这个想法埃德加Shaghoulian的文章)。
说实话,物理学家是快乐的黑洞是证明所以很难算出。如果问题是这个困难,解决方案必须是深远的。
