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霍金生前最后一篇科学论文发表:黑洞中存在无穷尽的“柔软的头发”

时间:2018-10-12 16:51:22

据英国《卫报》消息,霍金生前最后一篇科学论文《黑洞的熵与柔软的头发》已被其合作者剑桥大学理论物理学教授马尔科姆·佩里编写完成并发表。该论文阐述了“当物体落入黑洞时信息会发生什么”的问题,霍金认为,黑洞中存在无穷尽的“柔软的头发”而非“无迹可寻”,并阐述了计算黑洞熵的方法,这也是其过去40多年一直的工作重点。

众所周知,43年前(1975年),霍金创立了“霍金悖论”体系,主张黑洞不可能透露出东西,所有那些被它吞噬的东西将永远置身于我们的宇宙之外。这也是当前物理学中最令人困惑的问题。

据马尔科姆·佩里介绍,从2015年开始,霍金便和其以及另外一名科学家安德鲁·斯特雷明格一起,通过质疑构成困难的基本假设,来理解摆脱这种困难的方法,尝试解决“霍金悖论”问题,并于2016年发表了首篇论文。

而在此次发表的论文中,霍金认为在黑洞物理学中可能存在着比量子力学更大的不确定性,也就是:黑洞中可能存在无穷尽的柔软的头发,而非以往大家所认为的“任何物体进入黑洞将无迹可寻”。但这种“不确定性”将让很多已经被证明的物理定律彻底崩溃,更将加大人类探索、预测黑洞未来的难度。

众所周知,在物理科学家以往的研究中,被普遍认同的理论是:黑洞是一个高密度的物理体、碰撞会产生引力波。除此之外,人类对其并无太多其他了解。也正因为此,很多人认为黑洞是一个完美的“吸收器”,一旦有东西进入黑洞,最终的去向无人可知,这种想法也被概括为“黑洞没有头发”。

但霍金并不这么认为。在1974年,其就曾提出黑洞其实就是“黑体”的想法,它是有温度且可产生热辐射的。而任何具有温度的物体都具有熵(体系混乱程度的度量,衡量一个物体从其微观成分中能以多少种不同的方式被制造出来并从外观看和原来没有变化),基于此,霍金提出了其最著名的“霍金辐射”公式,并试图通过其寻找黑洞的熵。该公式最终也被刻在了霍金的墓碑上。

但熵是如何产生的呢?因为所有的黑洞看起来是一样的,熵的起源又在哪里?在此次发表的论文中,霍金描述了一种计算黑洞熵的方法,认为熵是对黑洞的质量或旋转的定量测量。虽然,这还不足以解决“霍金悖论”问题,但却为科学家提供了一个研究方向:霍金悖论和与量子力学相容的引力理论密切相关。

除此之外,霍金还在论文中表示,他希望能将引力和其他的自然力量结合起来,从而统一爱因斯坦广义相对论于量子理论。不难看出,虽然霍金已经逝世,但其其对物理学和黑洞的研究成果仍是令人兴奋的,要知道,黑洞问题已经存在半世纪之久。他的这篇论文,无疑为未来科学们的研究工作打下了一个坚实的基础。