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因为我们必须记得广义相对论并不是关于量子场的理论。
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这个想法一出现,希望就立刻回到你心中,你将自己变成缩微版。
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然后开始等待。
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一开始,什么都没有发生。
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然后,难以置信地,你看到构成你自己的所有基本粒子消失不见了。
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或者,更准确的说法是,它们都跃迁了。
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事实上,是量子跃迁。
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现在,它们都已离开了。
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它们离开了黑洞,幸运的是,它们组装成了一个缩微版的你。
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机器人就在那里等着你。
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此时此刻,很自然,你想一脚踢飞那个机器人,试图掰断它的那根向你射击把你推入黑洞地平线的金属管,但你还没来得及动手,机器人又用它的金属嗓音说道:
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“我已经在这里等了你大概一百亿年。很高兴你还认得我。”
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突然之间,你失去了报仇的愿望。而且,现在还有更重要的事等着你去思考。其中一个重要的事实是,你刚才所经历的正是引力与量子场互相作用的实例。
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在你周围,那些恒星们又开始以让人难以觉察的速度慢慢移动。从你跨越(对不起,被推过)黑洞地平线后到现在,真的过去了一百亿年。你看着那悬在太空中的黑色空间,你刚从那里奇迹般地逃脱。第一眼看去,它看起来似乎没有什么变化,但现在你已知道要寻找什么。就像面纱被揭开,你的确能够看见了。粒子们正从黑洞中逃脱,从那里离开,辐射出去,那个黑暗的怪兽就像在蒸发中。
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你意识到或许它一直如此,只是你先前不曾注意。但这怎么可能?
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就像理查德·费曼曾经说过,只有一个人能给出多个不同理由来解释某现象为什么会发生的时候,他才真正了解了这个现象。
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你与机器人接着观看粒子们如何奔腾着离开黑洞进入太空吧,让我来告诉你黑洞为什么会发生粒子泄漏的四个原因,它们都与你已经见过的那个过程有关联。
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第一个原因最简单。
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你知道,量子粒子能够从产生它们的场中借到能量。它们在黑洞地平线之内也同样如此。拥有了这种借来的能量,它们可以在一小段时间里比光走得更快。时间不长,但足以通过量子跃迁跳出黑洞的不归区域。这就是你在缩微版状态时所经历的。这是量子进程。
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所有试图对你经历的事所作的解释本质上都是量子的,所以它们都带着通常的谨慎对待的警告,如同你在量子世界中所见到的那么多诡异景象一样,听起来就像是天方夜谭。
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第二个原因也不例外:你可以说所有掉入黑洞地平线的粒子们也没有掉入。掉入了,也没有掉入。在所有可能发生的路径中它们(理解为波)可以选择掉入,也可以选择没有掉入,而且大多数途径是没有掉入,因为黑洞外面的空间大于黑洞内的。令人惊奇的是,这个经过深思熟虑的想法,在描述黑洞的蒸发方面与上述第一种原因异曲同工,给出了同样的结果。
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第三种原因如下:因为地平线将空间分成不同的两部分,黑洞内的真空与黑洞外的不一样,因此某种形式的真空作用力——卡西米尔效应,应该将地平线向里推,让黑洞变小并蒸发。这种解释又一次奇迹般地给出了同样的结果。
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我在这里给出的第四个也是最后一个原因是,在所有黑洞地平线附近都会生成粒子–反粒子对,反粒子掉入黑洞的可能性比粒子掉入的可能性大,就像我们身边的反粒子的数目大大小于粒子一样。穿越了地平线的反粒子被黑洞禁锢,肯定会与已被禁锢在那里的粒子发生湮灭,让它们两个粒子同时消失,只剩下一个粒子留在黑洞外面:那颗早先与反粒子一同被创造出来的粒子,而它那掉入黑洞的反粒子伙伴已经与黑洞中的一颗与自己相同的粒子发生湮灭。再一次,这种原因也给出同样的结果。
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这些都是你以前见到过的量子效应,只是现在它们发生在黑洞附近。而且它们都带来了相同的结果:黑洞在蒸发。有物质从它们内部泄漏出来。
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现在你能看见黑洞发光,因而意识到黑洞这个持续几个宇宙世代吞噬整颗恒星的宇宙巨兽不再是黑的,而是灰色的。而且在收缩。
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