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解讀詭異的黑洞,黑洞有可能在「刪除」宇宙嗎?

2024-10-20科學

在宇宙的廣袤無垠中,黑洞無疑是一個神秘而強大的存在。它的巨大重力足以吞噬周圍一切,甚至能將天體撕裂至微觀的塵埃。盡管這種力量足以令人膽寒,但黑洞最令人不安的一面並非此。真正的恐怖在於,它們或許正緩緩地抹去我們的宇宙。

當一顆質素極大的星體崩潰時,它會形成一種名為黑洞的極端天體。在黑洞的心臟——奇異點,重力之大,幾乎無法想象。任何物體一旦被其重力捕獲,就註定被撕裂為最基本的粒子,即便是光也無法逃離這個深淵。

然而,對於我們來說,黑洞其實在一定條件下是「安全」的。假設你在太空中不小心靠近了一個黑洞,在你穿過它的外層界限——那個被稱為「事件視界」的邊界之前,你都算得上是安全的。但是,一旦你跨過了這條生死界限,你就不得不和這個宇宙說拜拜了。

這情形就像在一條瀑布的邊緣遊泳,當你在上遊寧靜地漂流時,你可能感受不到危險。但當你漂至瀑布邊緣時,不管你如何掙紮,洶湧的水流都會將你推向無法挽回的深淵。事件視界就像一道分界線,把黑洞這個「瀑布」與宇宙的其他部份分隔開來。

雖然我們對黑洞內部的情況一無所知,但我們卻可以透過觀察其邊緣來了解它的一些特性。幾十年的觀察顯示,黑洞並不是我們想象中的那樣只進不出。它會以一種緩慢的方式向外輻射其質素,如同一個鍋爐上的水慢慢蒸發一樣。這一現象被科學家們稱作「霍金輻射」。

以一個與太陽質素相當的黑洞為例,它需要經歷10的58次方年的連續輻射,才可能失去0.0000001的質素。不過,隨著時間的推移,這一過程會逐漸加速。

數十億年後,當宇宙中的最後一顆恒星也熄滅,黑洞將開始逐步萎縮,最終在宇宙中消失殆盡。但在這個過程中,有一個令人不安的問題,那就是黑洞可能會在蒸發過程中「刪除」掉宇宙中的某些基本「資訊」。

資訊,並不是一種可以觸摸的實體,而是與粒子排列有關的一種特性。這聽起來可能有些抽象,但讓我們以碳原子為例。當你用不同的方式組合它們,你可以得到石墨、金剛石或者碳納米管,雖然物質的形態不同,但原子本身並未變化,變化的只是資訊。

再復雜一些,如果我們把不同的原子組合起來,我們就能得到如香蕉、松鼠等各種物質。組成宇宙中所有物質的粒子是一樣的,而這些粒子並不在意自己是鳥的一部份還是石頭或咖啡的一部份。

如果宇宙中沒有這些資訊,所有的物質都將一模一樣。根據量子力學,資訊是不能被消滅的,它可以變換形態,但不會被「刪除」。

再舉一個例子,如果你燒掉一張紙,我們通常認為這堆灰無法再變回原來的紙。但如果你把灰燼中的每個碳原子都精心收集起來,並精確測量燃燒過程中所有的煙霧和熱輻射,理論上,你有可能「還原」那張被燒毀的紙。紙的資訊還存在於宇宙之中,只是難以讀取。

如果你能精確測量宇宙中的每個粒子和輻射波的內容,追蹤所有曾經存在的資訊,理論上,你可以將宇宙還原至大爆炸之初。資訊的魅力就在於此,它不僅揭示了事物間的差異,也揭示了它們的歷史。

但黑洞的出現,給宇宙的資訊帶來了前所未有的危機。它會將一切吞噬,將它們同質化,資訊也隨之消失。這是個嚴重的問題,因為資訊的不可淪陷性是所有已知物理定律的基礎。沒有資訊,一切都變得相對,而我們討論現實的理解時,我們需要絕對性。

那麽,被黑洞吞噬的資訊到底去了哪裏?科學家認為,這些資訊可能被隱藏了起來,它們並沒有從宇宙中消失,而是被黑洞壓縮成了「資訊鉆石」,存在於黑洞中。盡管我們無法直接觀察或接觸這些資訊,但它們並沒有完全消失。

既然資訊並未消失,那麽黑洞如何儲存如此巨量的資訊?對於宇宙來說,黑洞就像一個超級強大的硬碟。它能夠將資訊切割成極小的碎片來儲存,就像將紙質書轉換為電子書,外表雖不同,但內容如初。

黑洞吞噬恒星和行星,就像電子書儲存圖書館的所有書籍。這個原理被稱為全資訊原則。如果這個推論正確,那麽整個宇宙就是一個全像影像。如果資訊真的被儲存在黑洞的表面,霍金輻射就有機會獲取並帶走這些資訊。

如果掉入黑洞的每個事物的資訊都被編碼在「事件視界」上,就意味著三維的事物在二維的平面上被成功編碼。黑洞就像一個全像記憶體,因為所有被吸入的事物都被編碼儲存在其「事件視界」上。

如果這個看似瘋狂的二維理論適用於黑洞,那它也可能適用於整個宇宙。可能我們這個維度的宇宙只是另一高維度宇宙的投影,而我們作為這個維度的生物,並不會意識到我們是被編碼至此宇宙的。

毫無疑問,宇宙的真實面貌極其復雜而難以理解。目前,我們的能力還不足以解開這個宇宙的全部秘密。人類還需要更長遠的發展來探索宇宙的奧秘,而黑洞可能正是解開這些秘密的關鍵。