霍金预言黑洞长满“毛发” 黑洞真相揭秘

虽然科学家们在宇宙中发现了无数个黑洞，但是并没有真正意义的接近过任何一个黑洞。黑洞太过危险，人们只能根据数据来分析黑洞的特征。近日，霍金预言在黑洞内部存在着许多的“柔软毛发”，这个预言有多少可信度?

　　近日，一项由霍金以及其剑桥大学同事马尔科姆·佩里(Malcolm Perry)、哈佛大学教授安德鲁-斯特罗明格(Andrew Strominger)共同发布的研究指出，“黑洞信息悖论”存在错误，黑洞可能拥有“柔软毛发”，当黑洞蒸发时携带信息逃逸出来。论文发表在一期的《物理评论快报》( Physical Review Letters)上，虽然研究结果没有完全解决“黑洞信息悖论”的问题，但指明了一种可能的研究方向。

　　根据爱因斯坦的广义相对论，静止的黑洞由三项可观测的参数决定：质量、电荷和角动量。只要一个物体变成了一颗黑洞或者掉进了黑洞，除这三个物理量外的一切信息都会消失在黑洞的视界之中。物理学家约翰·惠勒(John Wheeler)用“黑洞没有毛发”来形容这一理论。

　　1975年，霍金研究了一个黑洞附近量子物质的行为，结果表明黑洞并不是真正的黑色，黑洞辐射粒子，就像一个热的物体发出热量一样，被称为“霍金辐射”。如果没有物体持续掉入黑洞，通过这种“霍金辐射”的能量损失将导致黑洞质量减少并最终蒸发消失。这也引发了一个问题，存储在黑洞中的信息去哪里了呢?由于“霍金辐射”来自黑洞表面，霍金认为信息也将丢失。

　　但是到了1990年代末，随着物理学的发展，特别是弦理论的发展，很多研究人员认为，掉入黑洞中的信息会在黑洞消失时逃逸出来，但是他们并不清楚信息如何逃逸。那么霍金最开始认为信息丢失的理论有什么错误的地方?这项霍金等人的研究提供了可能的答案。

　　研究指出，让霍金得出“黑洞信息悖论”的两个基本假设有问题。第一个是量子引力中的真空是独一无二的，第二个是黑洞没有“毛发”。相反，他们认为黑洞所在的真空环境实际上不可能是完全真空的，而且黑洞中有“柔软毛发”——与低能量量子有关的“量子毛发”。

　　这些低能量，甚至零能量的软粒子堆积在黑洞边缘，它能够捕获和储存从落入黑洞的粒子里获得的信息。这意味着虽然落入黑洞的粒子可能消失，但它们的信息将继续留存在视界边缘的这些“量子毛发”上。

　　斯特罗明格在2014年研究另一个问题时受到了启发。他发现无穷多守恒律能管理引力子的散射。随后，在与学生进行的一项研究中，他发现这一结果也适用于电磁场。目前，他与霍金和佩里合作，将这一远见用到了黑洞中。在用方程式计算完毕后，斯特罗明格和霍金等人发现，在加入软粒子后，黑洞真空在能量不变的情况下，角动量会发生变化。

　　但是斯特罗明格也指出，他们的论文并没有解决“黑洞信息悖论”。首先，必须针对引力场重新进行分析，而不仅仅是电磁场。他们正在努力尝试。初步计算表明，纯粹的引力情况下也能得到相似的结果。更重要的是，他们提出的柔软毛发或许并不足以捕获所有掉进黑洞的信息，也就无法解释当黑洞消失时，所有信息是如何恢复的，因为并不清楚是否所有的信息都可以被传输到柔软毛发上。然而，可以肯定的是，通过这项研究的路径，进一步的研究将揭开更多毛发类型，可能最终将解决“黑洞信息悖论”。

　　不光是这些，人们对黑洞还有着许多的误解，下面就一起来看看，黑洞的十大真相吧。

　　1.弹弓效应

　　美国宇航局认为这幅图片展示了存在一个被弹回的黑洞的证据，由两个超大质量黑洞彼此相撞形成一个系统所致。这个系统拥有3个黑洞，产生所谓的“弹弓效应”。以超新星的形式爆炸时，恒星会留下一个巨大的残余并逐渐塌陷。这种塌陷意味着它们的体积越来越小，但密度不断增加，达到无限大，最终成为黑洞。

　　

　　2.双黑洞

　　照片同样由钱德拉望远镜拍摄，展示了M82星系。这个星系拥有两个明亮的X射线源。美国宇航局认为照片中的这些点可能就是两个超大质量黑洞的“出发点”。研究人员认为黑洞在恒星耗尽燃料，燃烧殆尽后形成，自身的引力导致恒星塌陷并发生爆炸。恒星物质塌陷后的密度无限大，形成一个终极时空曲线。

　　3.头碰头

　　借助于爱因斯坦相对论确定的证据，科学家认为黑洞一定存在。专家们利用爱因斯坦对引力的认识得出黑洞拥有惊人引力这一结论。这幅图片所用的数据来自于钱德拉X射线望远镜的观测以及哈勃太空望远镜拍摄的一系列照片。宇航局认为图片中的两个黑洞相互旋向对方，这种状况已经存在了30年。它们将最终合并成一个更大的黑洞。

　　

　　4.万花筒般的色彩

　　一幅伪色图片，所用数据来自于美国宇航局的斯皮策和哈勃望远镜，一个超大质量黑洞正向外喷射巨大的粒子喷流。宇航局表示，这个喷流的长度达到10万光年，体积相当于我们的银河系。万花筒般的色彩说明喷流拥有不同的光波。人马座A星系中央存在一个超大质量黑洞。宇航局认为这个黑洞的质量相当于40亿颗太阳。

　　5.黑洞影响

　　半人马座A星系内一个超大质量黑洞产生的影响。

　　这幅照片由钱德拉X射线望远镜拍摄，展示了半人马座A星系内一个超大质量黑洞产生的影响。

　　

　　6.宇宙探照灯

　　M87星系向外喷射电子流，电子流由一个黑洞提供能量。这些亚原子粒子以接近光速的速度移动，说明星系中央存在一个超大质量黑洞。超大质量黑洞是星系内质量最大的黑洞，M87星系的黑洞据信已经吞噬了相当于20亿颗太阳的物质。

　　7.拖拽恒星气体

　　艺术概念图，一个黑洞正在拖拽附近恒星的气体。黑洞之所以呈黑色是因为巨大的引力吞噬了光线。它们并不可见，研究人员需要找到相关证据，证明它们的存在。美国宇航局指出黑洞的体积大小不一，小的与一个原子相当，大的则相当于10亿颗太阳。

　　

　　8.婴儿黑洞出生

　　美国宇航局最近宣布，他们第一次观测到附近一个星系内发生的黑洞“诞生”过程。这个黑洞由爆炸的恒星形成。据“探索新闻”报道，这个“婴儿”黑洞位于M-100星系，距地球大约5000万光年。这一发现让宇航局陷入兴奋之中，因为他们终于知道了一个黑洞的“出生日期”，进而让科学家对黑洞的研究达到一个前所未有的程度。

　　9.类星体

　　艺术概念图，展示了一个类星体。这个类星体位于一个星系中央，是一个超大质量黑洞，四周被旋转的物质环绕。类星体是处于早期阶段的黑洞，可能存在了数十亿年之久。它们据信在宇宙古代形成。由于被物质遮住，发现类星体并非易事。

　　

　　10.微类星体

　　这幅图片展示了一个微类星体。微类星体据信是质量与恒星相当的小黑洞。如果掉入这个黑洞，你能够穿过黑洞的边界，也就是事件视界。即使尚未被巨大的引力碾碎，你也无法从这个黑洞的后部穿出，逃离升天。等待你的将是无边无际的黑暗，任何人也看不到你。黑洞之旅将是一个致命的旅程。如果一个人胆敢进入黑洞，他/她最终将被可怕的引力撕裂。

　　此前，我们认为黑洞的吸引力是无穷大的，任何事物都会被它强有力的引力所吸引。看了以上内容，或许大家已经对黑洞有所了解，我们之前对黑洞有着不少的误解，随着数据的显示，一些鲜为人知的真相也逐渐被揭秘。