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为什么黑洞内部永远在增长?(3)

2018-12-26 10:44:34  新浪科技    参与评论()人

斯坦福大学理论物理学教授伦纳德·萨斯坎德在位于加州帕洛阿尔托的家中。

近年来,随着量子计算的兴起,物理学家通过研究黑洞的信息处理能力(就好像它们是量子计算机一样),获得了有关这些物理系统的新见解。

这个视角让萨斯坎德及其合作者找到了一个候选对象,来描述黑洞不断变化的量子特性,正是这种特性,导致了黑洞的内部体积持续增长。他们提出,发生变化的是黑洞的“复杂性”——这大致衡量的是恢复黑洞初始量子状态(黑洞形成时)所需的计算量。黑洞形成后,随着内部粒子相互作用,关于其初始状态的信息变得越来越混乱。其结果就是,黑洞的复杂性不断增长。

萨斯坎德团队利用简化模型,将黑洞以全息图形式呈现,由此证明,黑洞的复杂性和体积都以相同的速率增长,从而为这样一个观点提供了支持,即黑洞的复杂性和体积也许是互为支撑的。

而且,鉴于贝肯斯坦已计算得出,黑洞会存储其表面区域所允许的最大信息量,萨斯坎德的研究表明,黑洞的复杂性会以物理定律所允许的最快速度不断增长。

加州理工学院理论物理学家约翰·普瑞斯基尔(John Preskill)同样也在利用量子信息理论来研究黑洞,他认为,萨斯坎德的想法很有趣。“这种计算复杂性的概念在很大程度上是计算机科学家可能想到的东西,通常不是物理学家能玩得转的。”普瑞斯基尔说,“而它也许对应于黑洞的某个特性——了解广义相对论的人都能很自然地想到这种特性——这一点真的很酷。”这种特性指的就是黑洞内部的增长。

对于萨斯坎德理论的含义,研究人员仍然感到困惑不解。斯坦福大学理论物理学家阿隆·沃尔(Aron Wall)说,“这个提法固然令人兴奋,但在很大程度上仍然属于推测,也许并不正确。”沃尔表示,为了阐明量子相互作用的复杂性是如何跟空间体积对应起来的,挑战之一是要在黑洞的语境下定义复杂性。

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