美媒稱,黑洞是引力怪獸,它把氣體和塵埃壓縮到一個(gè)微小的點(diǎn),就像巨大的宇宙垃圾壓縮機(jī)一樣?,F(xiàn)代物理學(xué)認(rèn)為,物體在被吞噬后,有關(guān)這一物體的信息會(huì)永遠(yuǎn)消失在宇宙中。但一項(xiàng)新的實(shí)驗(yàn)認(rèn)為,或許有一種方法可以利用量子力學(xué)來(lái)一探黑洞內(nèi)部。
據(jù)美國(guó)趣味科學(xué)網(wǎng)站近日?qǐng)?bào)道,馬里蘭大學(xué)科利奇帕克分校聯(lián)合量子研究所物理學(xué)研究生凱文·蘭茲曼說(shuō):“在量子力學(xué)中,信息不可能丟失?!彼f(shuō),相反,在亞原子這種密不可分的粒子中,“信息可能會(huì)被隱藏或打亂”。
蘭茲曼和他的合著者證明,他們可以測(cè)量信息在一個(gè)簡(jiǎn)化的黑洞模型中何時(shí)以及以多快的速度被打亂,從而有可能一探那些原本無(wú)法穿透的實(shí)體。這些于近日發(fā)表在《自然》雜志上的發(fā)現(xiàn)也可能有助于量子計(jì)算機(jī)的發(fā)展。
報(bào)道稱,黑洞是密度無(wú)限大、體積無(wú)限小的天體,一顆巨大的恒星在走向死亡產(chǎn)生超新星爆發(fā)時(shí)會(huì)塌陷形成黑洞。由于巨大的引力,黑洞會(huì)吸入周圍的一切物質(zhì),這些物質(zhì)消失在所謂事件視界(包括光在內(nèi)都無(wú)法逃脫的一個(gè)點(diǎn))的后面。
在20世紀(jì)70年代,著名理論物理學(xué)家斯蒂芬·霍金證明,黑洞可以在其一生中不斷縮小。根據(jù)規(guī)定亞原子粒子在微觀尺度中的行為的量子力學(xué)定律,在黑洞的事件視界外會(huì)憑空產(chǎn)生一對(duì)粒子。其中一個(gè)粒子被吸入黑洞,而另一個(gè)粒子被向外推去,并在這一過(guò)程中帶走非常微小的一部分能量。在極長(zhǎng)的時(shí)間范圍內(nèi),當(dāng)足夠多的能量被帶走后,黑洞將隨之消失,這一過(guò)程被稱為霍金輻射。
不過(guò),在密度無(wú)限大的黑洞中心隱藏著一個(gè)難題。量子力學(xué)認(rèn)為,一個(gè)粒子的質(zhì)量、動(dòng)量和溫度等信息永遠(yuǎn)不可能被摧毀。相對(duì)論法則同時(shí)認(rèn)為,一個(gè)迅速通過(guò)黑洞事件視界的粒子會(huì)在密度無(wú)限大的黑洞中心被粉碎,這意味著再也無(wú)法獲得有關(guān)它的任何信息。至今仍沒(méi)有人成功解開這兩個(gè)不相容的物理?xiàng)l件;研究這一問(wèn)題的理論學(xué)家將其稱為黑洞信息悖論。
在他們的新實(shí)驗(yàn)中,蘭茲曼和他的同事展示了如何利用霍金輻射中向外飛行的那個(gè)粒子來(lái)解決這一問(wèn)題。由于這個(gè)粒子和另一個(gè)正在陷落的粒子糾纏在一起,這就意味著這個(gè)粒子的狀態(tài)和另一個(gè)粒子的狀態(tài)是密不可分的,因此通過(guò)測(cè)量一個(gè)粒子的屬性就能獲得關(guān)于另一個(gè)粒子的重要細(xì)節(jié)。
加利福尼亞大學(xué)伯克利分校物理學(xué)家、研究小組成員諾曼·姚(音)在一份聲明中說(shuō):“通過(guò)對(duì)這些外流(粒子)進(jìn)行大規(guī)模量子計(jì)算,就可以找回陷入黑洞的信息?!?/p>




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