量子力学与黑洞理论互相矛盾 物质可以脱离黑洞引力

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对于黑洞，很多人都知道这样一种观点——任何物质都无法逃脱黑洞的可怕引力，甚至包括光线在内。这是黑洞理论中最基本的一种观点。但在刊登于8月2日网络版《科学》杂志上的一篇论文中，美国新泽西州普林斯顿高等研究院的理论物理学家爱德华-维特指出这一基本观点与量子力学理论相矛盾。
绝大多数物理学家认为黑洞是一种密度令人难以置信的天体，能够扭曲时空，任何物质都无法逃脱它们的可怕引力。在刊登于同一期《科学》杂志上的另一篇论文中，美国加利福尼亚州理工学院的理论物理学家基普-霍纳将黑洞描述为一种完全由扭曲的时空构成的天体。


然而，这一基本观点似乎与量子力学定律相抵触，后者用于解释宇宙内最微小的元素。维特在论文中指出：“根据广义相对论，黑洞会吸入附近的任何物质，同时不向外喷射任何物质。这是很多人眼中的黑洞一个基本特征。然而，如果根据量子力学，这种天体不可能存在。”
维特解释说，根据量子力学，如果一种反应是可能的，相反的反应也是可能的。过程是可逆的。也就是说，如果一个人被黑洞吞噬，增加这个黑洞的质量，也会存在黑洞将人喷出，质量减少的现象。然而，任何物质都无法逃脱黑洞的引力。为了破解这个谜题，物理学家提出了“熵”的概念，即混乱和随机性的一个量度。根据解释宏观层面的热力学定律，降低宇宙的熵值是不可能的，熵值只会增加。如果一个人掉进黑洞，熵值会增加。如果一个人被黑洞喷出，宇宙的总熵值便会减少。基于同样的原因，水只能从杯子溅到地板上，而不会从地板飞到杯子里面。
这能够解释物质掉进黑洞的过程为何无法逆转，但这只适用于宏观层面。著名物理学家斯蒂芬-霍金指出，根据研究微观层面的量子力学，物质可以从黑洞逃脱。根据他的预测，黑洞不断向外喷射物质，这一过程被他称之为“霍金辐射”。量子力学与黑洞理论的基本观点——任务物质无法逃离黑洞——相抵触。维特说：“虽然黑洞永远不会将吞噬的宇航员或者桌椅板凳喷出，但会向外喷射基本粒子或者原子。”
不过，科学家至今没有观测到霍金辐射。维特在论文中指出：“黑洞由恒星爆炸形成，通常位于星系中央。可惜的是，黑洞通常质量很大并且距离地球很远，很难获得它们的微观细节。”这一期的《科学》杂志刊登了5篇有关黑洞研究的论文，维特的论文只是其中之一。(孝文)