打字猴:1.700930738e+09
1700930738
1700930739 霍金的演讲是那天的最后一个。大约一个小时之后,特霍夫特还站在那里盯着沃纳黑板上的那个图,其他人都已经离去了。我依然能够看到特霍夫特紧皱的眉头和霍金愉悦的笑容。他们几乎什么都没有说,恰似是一个电矩。
1700930740
1700930741
1700930742
1700930743
1700930744 黑板上画着一个彭罗斯图,它是表示黑洞的一种图。视界(黑洞的边缘)是一条虚线,黑洞中心的奇点是一条看起来有不祥之兆的锯齿线。通过视界指向黑洞内部的线代表穿过视界并落入奇点的少量信息。没有出来的线,按照霍金所讲,那些少量的信息永久地消失了。更为糟糕的是,霍金证明了黑洞最终会蒸发直至完全消失,落入的信息了无踪迹。
1700930745
1700930746 霍金的理论走得更远。他假定真空中充满着不可见的、瞬间起伏不定的“虚”黑洞。他声称这些虚黑洞的作用就是消灭信息,即使邻近没有“实”黑洞。
1700930747
1700930748 在第7章中,你们会精确地了解到“信息”是什么,以及信息丢失意味着什么。暂且相信我的话:这是一个十足的灾难。特霍夫特和我都了解到这一点,但是那天听说此事的其他人的反应是:“讨厌,信息在黑洞中丢失了。”霍金自身是乐观的。对我而言,与霍金相处最为艰难的莫过于他的自鸣得意,不免会产生恼怒的心情。信息丢失不可能是正确的,但是霍金没有看到这一点。
1700930749
1700930750 会议结束了,我们都回各自的家了。霍金和特霍夫特分别回到剑桥大学和乌得勒支大学;我则要在101线上开车南行40分钟回到斯坦福大学。我无法专注于交通。那是正月里寒冷的一天,每当停下或缓慢运行时,我都会在冰冻的挡风玻璃上画沃纳黑板上的图形。
1700930751
1700930752 回到斯坦福后,我把霍金的观点告诉了我的朋友汤姆·班克斯(Tom Banks)。班克斯和我深入地考虑了这个问题。为了了解更多的信息,我甚至邀请霍金的一个校友从南佛罗里达来到斯坦福。我们都非常怀疑霍金的观点,但一时说不出为什么。一个比特的信息丢失在黑洞内部,会糟糕到什么程度呢?我们马上意识到:信息的丢失等同于产生熵,而产生熵意味着产生热量。霍金如此轻松假定的虚黑洞会在真空中产生能量。我们和另外一个同事迈克尔·佩斯金(Michael Peskin)一起,在霍金的理论基础之上做了一个估计。我们发现,如果霍金是正确的,那么真空会在几分之一秒内被加热到百万亿亿亿度。虽然我知道霍金的观点是错误的,但我却无法发现他推理的漏洞,可能这才是令我最为恼怒的地方。
1700930753
1700930754 随后的黑洞战争不仅仅是物理学家之间的争论,它同样是思想的战争,或者更确切地说,是基本原理之间的战争。量子力学的基本原理和广义相对论的基本原理之间,似乎始终相冲突,两者能否共存很不明确。霍金是一个广义相对论学家,他相信爱因斯坦的等效原理。特霍夫特和我是量子物理学家,我们确信不破坏物理学的基础,而违反量子力学的定律是不可能的。在接下来的三章中,我会阐明黑洞、广义相对论和量子力学的基本知识,为叙述黑洞战争做好准备。
1700930755
1700930756 黑洞战争 [:1700930464]
1700930757 第2章 暗星
1700930758
1700930759 霍雷肖,天地间的奇事很多,远超越你的理性。
1700930760
1700930761 ——威廉·莎士比亚,《哈姆雷特》
1700930762
1700930763 最早发现黑洞那样的东西是在18世纪晚期,当时伟大的法国物理学家皮埃尔·西蒙·德·拉普拉斯(Pierre-Simon de Lapalace)和英格兰的牧师约翰·米歇尔(John Michell)有着同样惊人的想法。那个时代的所有的物理学家都对天文学有着强烈的兴趣。关于天体的所有了解来源于它们发出的光,或者是在月亮和行星的情况下,它们反射的光。在米歇尔和拉普拉斯时代,尽管艾萨克·牛顿(Isaac Newton)已去世半个世纪了,但他在物理学上依然有着最强大的影响力。牛顿坚信光是由微小的粒子组成的,他把它们称为微粒,如果是这样,那么没有理由认为,光会不受重力的影响。拉普拉斯和米歇尔想知道:是否存在一种大质量、大密度的恒星,以至于光无法逃离它们的万有引力。如果存在这样的恒星,那么它们不是全黑以至于不可见的吗?
1700930764
1700930765 诸如一块石头、一颗子弹,甚至是一个基本粒子,这样的抛射体[17]能逃脱出地球的引力吗?从某种意义上来说它能,从另一种意义上来说又不可能。一个有质量物体的引力场永远不会终止,它永远延续着,并随着距离的增加越来越弱。例如,一个抛射体永远无法彻底逃脱地球的引力。但是,如果以极大的速度向上快速扔出一个抛射体,那么它将永远持续它向外的运动,减弱的引力太弱,无法使其回头并回到地面。这就是抛射体逃脱地球引力的本意。
1700930766
1700930767 最强壮的人也无法将一块石头扔向太空。专业的棒球投手垂直向上抛可能会达到75码(1码约为0.9米),这大约是帝国大厦1/4的高度。在忽略空气阻力的情况下,手枪向上发射的子弹大约能达到3英里的高度。存在一个特定的速度,恰好足够发射一个物体到一个永久的外轨道,该速度被称为逃逸速度。当射出的速度小于逃逸速度时,抛射体会落回地面。当射出的速度大于逃逸速度时,抛射体会逃离到无穷远处。地球表面的逃逸速度极大,为每小时25 000英里。[18]
1700930768
1700930769 对于这里的讨论,我们称所有大质量的天体为恒星,无论它是行星,或者小行星,还是真实的恒星。那么地球恰好是一个小的恒星,月球是一个更小的恒星,诸如此类。依据牛顿定律,一个星体的引力效果正比于它的质量,因此星体的逃逸速度也极为自然地正比于它的质量。然而质量仅仅是决定要素之一,另一要素与星体的半径有关。想象你站在地球的表面,某种力使得地球的尺寸变小,但它的质量保持不变。如果你正站在地球表面,吸引力会使你与地球之间和地球各个原子之间变近。由于你趋近地球的中心,地心引力的影响会变得更为强大。正如你想象的那样,你自身的质量作为地心引力的函数,也会增加,逃离地球的拉力会更为困难。这显示了一条基本的物理规则:压缩星体(不减少它的质量)会增加其逃逸速度。
1700930770
1700930771 现在考虑完全相反的情形。出于某种原因,地球的尺寸扩张了,因此你离地心远了。表面的地心引力将会变弱,因此变得容易逃离。米歇尔和拉普拉斯提出的问题是:是否存在一个有着如此大的质量和如此小的半径星体,以至于它的逃逸速度大于光速。
1700930772
1700930773 当米歇尔和拉普拉斯首先提出这个预言性的想法时,光速(用c来表示)已为人类所知达100年之久。丹麦天文学家奥勒·罗默(Ole Rφmer)在1676年就确定了c的值,发现光以惊人快的速度传播,为每秒186 000英里(或绕地球运行7周)[19]。
1700930774
1700930775 c=186 000英里/秒
1700930776
1700930777
1700930778
1700930779
1700930780 光有如此大的速度,因此需要非常大的或者极度收缩的质量才能捕获光,但是没有任何明显的原因阻止这样的事情发生。米歇尔向皇家学会递交的论文是后来被约翰·惠勒称之为黑洞的物体的第一篇参考文献。
1700930781
1700930782 当你知道引力与其他力相比是非常弱的时候,你可能会为此事而感到吃惊。起重机工作人员和跳高运动员可能感到引力不小,但一个简单的实验会展示出引力是多么的微弱。首先考虑一个轻的物体:一个由泡沫聚苯乙烯制成的小球是很合适的。通过这样或那样的方法,例如用你的衬衫摩擦物体,就可以让它带上静电。现在用细线将它悬挂在天花板上,当它停止摆动时,细线处于竖直位置。接下来,让另外一个带相同电的物体靠近它。静电会推开悬挂的物体,使细线张开一定的角度。
1700930783
1700930784 如果悬挂的物体是一个铁制品,那么用磁铁可以得到和上面相同的结果。
1700930785
1700930786
1700930787
[ 上一页 ]  [ :1.700930738e+09 ]  [ 下一页 ]