7 月 20 日消息，最近基于弦论的新研究认为，黑洞蒸散后可能会形成人类理论上能接触到的残块，或者说一个不会被事件视界所笼罩的奇点。
自从史蒂芬・霍金（Stephen Hawking）发现黑洞会蒸散后，人们就知道黑洞可能会从宇宙中消亡。但目前科学家有关引力和量子力学的见解还不足以描述黑洞生命的最后时刻。
但基于弦论的新研究提出，黑洞死亡后可能会形成人类可以接触到的残块。
霍金辐射的重要性
严格意义上说，黑洞并不是完全漆黑的。在爱因斯坦的广义相对论中，所有物理定律在任何参考系中都取相同形式，在这种情况下的黑洞永远是漆黑一片，一旦形成就会一直留在那里。但在 20 世纪 70 年代，霍金使用量子力学来探索黑洞边界附近发生的事情，也就是所谓的视界。
霍金发现，宇宙的量子场和视界的单向势垒之间存在奇怪相互作用，为能量提供了一条从黑洞逃逸出去的通道。能量会以缓慢稳定的辐射和粒子流从黑洞向外发散，也就是后来被称为霍金辐射的粒子流。随着能量一点点逃逸，黑洞会失去质量，从而缩小，最终完全消失。
霍金辐射造成了所谓的黑洞信息悖论。科学家认为，所有关于坠入黑洞的物质的信息都会穿过视界。但是霍金辐射本身并不携带任何信息。当黑洞最终消失后，内部所有的信息都去哪里了呢?
超越爱因斯坦
对物理学家来说，黑洞信息悖论表明人类还没有理解某些东西。这可能是因为人类不了解量子信息、引力或视界的本质。解决黑洞信息悖论的“最简单”方法就是构建一种超越爱因斯坦广义相对论的新引力理论。
科学家已经知道，爱因斯坦的广义相对论在黑洞中心会失效。黑洞是时空中被称为奇点的微小孔洞，那里的密度趋于无穷大。正确描述奇点的唯一方法是引入量子引力理论，其能够正确预测强引力在极其微观尺度上的表现。
不幸的是，目前科学家有关量子引力的理论见解匮乏。直接观察奇点固然很好，但根据广义相对论的说法，奇点被锁在黑洞的事件视界后面，人类无法接触到它们。
但通过研究霍金辐射过程，科学家或许能找到一条接近奇点的捷径，并了解所发生的物理现象。当黑洞蒸散时，它们会变得越来越小，视界也会离中心奇点越来越近。在黑洞生命的最后时刻，引力变得极大而黑洞本身变得极小，以至于科学家无法用现有理论正确进行解释。因此，最好的方法是引入新的引力理论。在新研究中，科学家就是用弦论对广义相对论进行修正。
裸奇点
这种修正后的理论并不一定能正确替代爱因斯坦的广义相对论，但可以让科学家深入研究引力在接近量子极限时会发生什么。最近，一个理论团队就使用所谓的爱因斯坦-膨胀-高斯-贝内特引力理论（Einstein-dilaton-Gauss-Bonnet ）来研究黑洞蒸散后的最终状态，相关论文发表在今年 5 月份的他们在 5 月份发表在预印本数据库 arXiv 上。
由于用弦论对广义相对论进行了修正，其中有大量近似和猜测，研究小组的结果细节有些模糊，但总体上描绘出黑洞蒸散后会发生什么。
爱因斯坦-膨胀-高斯-贝内特引力理论的一个关键特征是，黑洞有最小质量，所以基于此能够研究出当一个不断蒸散的黑洞开始达到最小质量时会发生什么。
根据理论的确切性质和黑洞的演化进程，黑洞蒸散过程中会留下一个微小的残块。这个残块不再有视界，所以理论上人类可以接触到它。虽然这个残块非常奇特，但至少会保留掉入原始黑洞的所有信息，从而解决霍金辐射带来的黑洞信息悖论。
另一种可能性是，黑洞达到最小质量，脱离视界，但仍然有一个奇点。在爱因斯坦的广义相对论中，这种“裸奇点”似乎并不成立。但如果它们存在，将会为人类打开进入量子引力领域的大门。
目前还不清楚爱因斯坦-膨胀-高斯-贝内特引力理论是否是人类通往量子引力的有效路径。但这种研究有助于物理学家解释黑洞这种宇宙中最复杂的场景。
黑洞蒸发完之后是什么？
黑洞形成主要由两种方式，一种是大质量恒星在燃料耗尽后，发生重力坍缩形成。这种黑洞由于受恒星本身质量的上限（约150倍太阳质量）和超新星爆发损失的大部分质量所影响，质量不会太大。第二种是在宇宙刚诞生时由于空间物质的密集和高压，大质量的星云甚至没有形成恒星就直接坍缩成了黑洞，这种黑洞的质量可以很大，也可以很小，甚至不受奥本海默极限的限制（可以小于三倍太阳质量）。
上过世纪70年代以前，科学家一直以为黑洞就是一个只吃不拉的貔貅，霍金改变了人们的这个观点。霍金创造性地将量子力学与广义相对论结合起来对黑洞进行研究发现，黑洞会蒸发质量。
由于海森堡不确定性原理，真空是不可能存在的，它会随机的产生许多粒子-反粒子对，产生的同时又湮灭了。在宏观上来看，并没有质量产生。但如果这对粒子出现在黑洞视界的表面，其中一个粒子可能会被黑洞吞噬。这样，另一个粒子就会被提升为有质量的粒子并逃逸掉。由于能量守恒，质量不可能无缘无故的产生，所以，逃掉的粒子的质量实际上是黑洞赋予的。这就是霍金辐射。
图：霍金辐射
霍金辐射十分的微弱，一个只有太阳质量的黑洞表面的温度都只有60纳开，远低于2.7开的宇宙背景辐射，所以，只要宇宙没冷却到低于60纳开的温度，它的质量就不会减小。这样，一个太阳质量的黑洞蒸发就需要10∧58年来蒸发0.0000001%的质量。但黑洞越小，表面温度越高，月球质量的黑洞表面温度与宇宙背景辐射差不多，所以它不会变大也不会变小；一个量子黑洞的温度可以高达上千万度，在它产生的瞬间就被蒸发完了。这就是一些质量较小的太初黑洞消失的原因。
被霍金辐射蒸发完的黑洞不会形成什么天体，就如同水被太阳烤干一样，什么都不会剩下。根据宇宙终结理论之一的热寂说，超大质量的黑洞的蒸发完毕也就意味宇宙的终结～差不多要10∧90年。所以，不用担心，人类应该在这之前早就灭绝了。
那些被黑洞吞没的物质会因黑洞的蒸发再重新出现吗？
黑洞总是带给我们无尽的幻想，即使我们已经拍到了黑洞的第一张照片，可关于黑洞还是有数不清的谜题摆在我们面前。而这其中比较著名的是黑洞的百年老问题之一——被黑洞吞没的事物，会因黑洞的蒸发而重新出现吗？
法国数学家拉普拉斯曾仔细考量过牛顿定律，他认为：如果知道宇宙中每个粒子在某一时刻的位置和速度，就可以通过牛顿运动定律来确定这些粒子在过去的位置和速度。这样看来，从太阳的形成到眼前随意一块石子，都会严格遵循从宇宙大爆炸后各种粒子组成的位置和速度。
如果这一观点是对的，那这个问题恐怕就不是个问题了。也可以说世间的一切粒子都在遵循另一种“命运”的东西，只需通过计算就可以得出被黑洞吞没的事物去向。哪怕它们最终都变成虚无缥缈的残渣，它们也还是从黑洞出现了。
可结论并不是这样，从根本意义上说，我们不可能确定宇宙组成物质的准确位置和速度，我们只能通过观察后才能知道某个粒子的位置和快或慢的速度。
乍看起来，这个问题根本不值得忧虑。我们似乎从内心深处就认为，黑洞的事件视界以内的事物直接从这个宇宙分离出去了。或者再换个角度，这些物质并没有直接掉进黑洞的内部，它们只是被锁进了一个理性生命不愿面对的区域。
尤其是当霍金发现黑洞会辐射，事情就变得不同了。辐射会携带能量，所以根据物质守恒，黑洞在向外辐射时会慢慢缩小质量，更通俗地讲，黑洞在慢慢蒸发。这样的话，黑洞的事件视界也会慢慢收缩，原来我们看不到的、从宇宙中分离出去的部分又能重新出现在我们眼前。
不过还好，以霍金为首的科学家们又补充了一句——黑洞还会破坏信息。当然掉入黑洞的物质并不是完全的消失了，还会留下细碎的粉末，即放出的辐射（虽然这与完全消失并没有什么不同）。就像我们指着地上的一堆砂砾，却告诉别人这曾经是一颗星球一样。
大多数科学家都承认被黑洞吞没的事物不会重新出现，但这些科学家也都相信这些信息不会丢失。就像上面说的那样，这些信息或物质会留下粉末——在黑洞蒸发时回来了，只不过会变得面目全非罢了。
还有另外一种说法，被黑洞吞没的物质可以通过一条我们谁也不知道的新路径，使这些物质被储存在更高纬度的空间，并能从那里还原。当然这只是一种基于更高维度的猜想，在短暂的时间里并不会得到丝毫的验证。
黑洞这种东西本身就是奇幻的，仅发现它的真身我们就用了几百年的时间。所以目前我们能够得出的结论，也还都只是几百年前那些“老掉牙”的理论。而等待新理论出现的时间可能是几年后、十几年后甚至上百年后，也许它能解释黑洞的秘密，或者我们只好继续等待。被黑洞吞没的物质并不会因黑洞的蒸发而重新出现的这个结论，说不定也会发生变化。
相关推荐：
win7文件夹属性变灰色怎么办？解决win7文件夹属性变灰色
安卓桌面 Nova Launcher 被分析公司 Branch 收购，承诺不会变为订阅制付费
高通骁龙 8 Gen 2 旗舰芯片发布时间敲定：11 月 15 日-17 日
win7移动硬盘打不开怎么办？win7移动硬盘打不开解决方法
搭载 1008 分区 Mini LED 屏，雷神发布新款 zero 大黄蜂联名款游戏本
声明：《新研究：黑洞蒸发后会留下蕴含原始信息的实体残块》一文由排行榜大全（佚名 ）网友供稿，版权归原作者本人所有，转载请注明出处。如果您对文章有异议，可在反馈入口提交处理！
