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梁山好汉v

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斯蒂芬·霍金(Stephen Hawking)的最后一篇论文刚刚由他的同事在预印本杂志arXiv上发表。研究小组在霍金3月去世前几天完成了这项研究。

这是霍金花了几十年时间思考的一个概念:黑洞信息悖论系列论文中的第三篇。这就是它的来龙去脉:

黑洞密度极高,时空扭曲的物体可以在恒星碰撞或巨型恒星自毁时形成。经典物理学认为没有什么东西能逃过黑洞,即使是光。但是在20世纪70年代,霍金提出黑洞可能有一个温度,可能会慢慢地泄漏出量子粒子。这种“霍金辐射”效应意味着,最终,黑洞将蒸发,留下一个真空,对于每个蒸发的黑洞来说,不管它在生命周期中吃了什么,它看起来都是一样的。[宇宙:大爆炸到现在的10个简单步骤]

这个想法提出了一个问题:在黑洞的一生中,它以天体的形式吞噬了很多信息,但这些信息去了哪里?物理学定律规定不应丢失任何信息:如果过去存在信息,我们就应该能够恢复它。因此,这一悖论

在2016年,霍金和他的团队提出黑洞可能有由光子(轻粒子)或引力子(假设的重力粒子)组成的“软毛”,至少存储了其中一些信息,Live Science先前报道。这些软毛围绕着黑洞的“事件视界”(event horizon)——一个任何东西,甚至光都无法逃逸的边界。

在新的论文中,霍金和他的团队发现了一种机制——它依赖于尚未证实的假设——来计算软毛可以携带的信息量。”它与斯蒂芬墓碑上刻着的著名公式一致,”资深作家安德鲁·斯特罗明格在一封电子邮件中告诉《现场科学》。他所指的公式被称为“霍金方程”,它描述了黑洞如何发射霍金辐射。

当黑洞吞下一个物体时,它的温度应该改变,这意味着它的熵或粒子的无序性也必须改变(更高的温度意味着粒子移动得更快,这意味着更多的混乱)。在这项新的研究中,霍金和他的同事们证明了“软毛”确实可以记录黑洞的熵,据《卫报》报道,

霍金的另一位同事,剑桥大学理论物理学教授马尔科姆·佩里告诉《卫报》,已故物理学家“知道”黑洞熵的最终结果在他死前的工作,当佩里几天前向他解释时,“他只是露出了一个巨大的微笑。”

对于这些软毛是如何存储信息,以及它们是否存储了被黑洞吞噬的全部或部分信息,仍有很多未知。

“这是一个极好的进展,“但我们还有很多工作要做,”斯特明格说,

最初发表在《生命科学》杂志上,

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在英国著名理论物理学家斯蒂芬·霍金(Stephen Hawking)去世3天后,霍金最后的科学贡献也为世人所知。英国《泰晤士报》3月18日报道,霍金在去世前两周提交了最后一篇论文,其中提出了为寻找“多元宇宙”证据进行太空探测的数学方法。如果这些证据在霍金的有生之年就能找到,那他很有可能将得到诺贝尔奖。

这篇论文的合著者是比利时鲁汶大学理论物理学教授赫托格(Thomas Hertog),他在2周前与霍金见面,得到了霍金对论文的最终认可。目前,这篇论文正在一本知名学术期刊接受审阅。

论文研究的问题自1983年以来就使霍金困扰不已。当时,他和另一名物理学家哈特尔(James Hartle)一起提出了“宇宙无边界”理论,描述了宇宙是如何由大爆炸而出现的。在这一理论中,宇宙是瞬间从一个小点扩张成我们今天所见到的宏大宇宙的原型。但理论也预测,还发生过无限多次的大爆炸,每次都会创造一个不同的宇宙。

数学悖论使这一想法无法通过实验来验证。赫托格说,他和霍金希望把“多元宇宙”的概念变成能够检测的科学框架。

但霍金最后的理论也带有悲剧色彩,预测说当所有恒星都失去能量后,我们的宇宙将在黑暗中消失。

霍金的新研究在宇宙学家中受到了争议。霍金的朋友、加拿大圆周理论物理研究所(Perimeter Institute)主任图尔克(Neil Turok)表示,他至今仍不能理解,为什么霍金会觉得这个设想很有趣。

但也有其他科学家认为霍金的研究具有突破性意义,这可能是第一次能够通过实验来验证的相关理论。英国杜伦大学教授弗兰克(Carlos Frenk)表示,宇宙膨胀表明应该有许多个宇宙,但至今人们都无法进行测量。霍金的新论文则表明,多元宇宙在我们所在的宇宙的背景辐射中留下了印记,我们可以通过宇宙飞船上的探测器来检测,而这将“深深改变人们对自己在宇宙中位置的看法”。

弗兰克还提出,探测任务应该被命名为“霍金宇宙探测计划”(Hawking Space Probe)。

霍金的合作者赫托格则表示:“这就是斯蒂芬(·霍金),他敢于去往《星际迷航》(美国著名科幻电视剧)都不敢涉足的地方。”

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