关联与黑洞信息丢失问题

霍金计算发现黑洞会发出热辐射.由于热辐射之间不存在关联,因此辐射粒子无法将信息携带出黑洞,伴随着霍金辐射,黑洞内部的物质信息逐渐丢失.量子力学幺正性要求信息守恒,黑洞信息丢失与量子力学幺正性存在明确的冲突,此即黑洞信息丢失之谜.霍金辐射之间是否存在关联是解决黑洞信息丢失问题的关键.霍金最初的计算中没有考虑辐射粒子的反冲,得到的辐射谱为纯热谱.后来, Parikh和Wilczek的计算表明,如果计入辐射粒子的反冲,则辐射谱可能会轻微地偏离热谱.本文首先介绍了Parikh和Wilczek使用包含辐射粒子反冲的量子隧穿方法得到的非热谱.其次,介绍了张保成等人在非热谱基础上证明黑洞辐射粒子之间存在关联,并且黑洞辐射过程信息守恒的工作.最后,介绍了黑洞辐射之间如何产生关联的一种可能的物理机制,黑洞辐射粒子之间的引力关联可以携带信息,使得黑洞辐射过程中信息守恒.     

黑洞理论的疑难与重要启示

本文叙述了黑洞理论的由来与发展,浅谈了以霍金辐射为代表的量子热效应。介绍了目前黑洞研究中的两个重要疑难:信息佯谬与奇性困难。探讨了由这两个疑难导致的基本问题:宇宙中的信息是否应该守恒;时间究竟有没有开始和结束。     

离奇的灰洞

<正>对于一个不懂万有引力和弯曲时空的人来说,黑洞已经足够离奇。最近,霍金又提出,黑洞并不存在,灰洞才存在。如果一个物体(天体)有足够大的质量,那么,在万有引力的作用下,它最终会坍缩成黑洞,这是连光也看不见一缕的神奇天体。通常,这种天体的质量非常大,至少有三个太阳那么重。如果黑洞是"黑"的,那它可能将永存下去,因为它不会发射任何东西,包括光,也就没有消耗。不过在1974年,霍金指出,因为神奇的量子效应,黑洞并不"黑"。它会缓慢地辐射光以及其他粒子,只是速度很慢很慢。一     

霍金受到挑战——黑洞又一说

黑洞也许是最神秘的天体,它的引力场是如此之强,以致万物落入其中,永无出洞之日,即使是光,也不例外。1974年,霍金发表了一篇“黑洞不黑”的著名文章,也即黑洞有所辐射(即霍金辐射,或谓黑洞蒸发),且黑洞最终将如阳光下的雪人,被完全蒸发掉,而消失于宇宙。此文一出,科学界为之震动,霍金也因此闻名于世。但20年来,物理学界对黑洞蒸发总感到别扭。若霍金辐射正确,那么过去、现在、将来之间的连接将被割断,而这正是物理学赖以建立的基     

黑洞信息丢失之谜

量子力学要求封闭系统必须遵循幺正演化,即封闭系统演化信息守恒。黑洞信息丢失问题与量子力学幺正性产生了冲突,暗示了量子理论可能无法正确地描述引力。文章介绍了黑洞信息丢失问题的来源,以及可能的解决方法。     

关于霍金的记忆

正史蒂芬·霍金的昔日同事们撰文回忆这位重要的宇宙学家,他的影响力早已超越了物理学界。霍金于1942年1月8日出生于英国牛津,先后在牛津大学学习物理学、在剑桥大学学习天体物理学。霍金的很多研究工作是研究广义相对论和量子力学之间的相互影响。1974年,他推导出他最著名的研究成果之一:黑洞的事件视界附近的量子效应将会导致黑洞发出黑体辐射。他1988年出版的科普著作《时间简史》,至今仍是向公众普及现代宇宙学最为成功的尝试之     

黑洞信息佯谬：落入黑洞的信息丢失了吗？

黑洞信息佯谬自提出至今已困扰理论物理学家近50年。揭秘黑洞信息佯谬是研究量子引力理论的一个重要途径。最近，物理学家在半经典引力理论下给出了黑洞蒸发过程的佩奇曲线，这表明在黑洞蒸发过程中确实释放了信息，从而证实无任何的信息丢失，这也宣告着黑洞信息问题的解决。文章以时间顺序来介绍黑洞信息佯谬研究的历史和现状。     

2+1维荷电蒸发黑洞的Hawking辐射

起因于Hawking辐射的黑洞量子力学不稳定性的发现是近20年来量子场论中的最重要进展之一.这个重要的理论发现,不仅解决了黑洞热力学中存在的矛盾,而且深入地揭示了量子力学、热力学和引力论之间的内在联系.由于蒸发和吸积等物理过程,宇宙中黑洞必然是随时间变化的.因此深入研究这类黑洞的Hawking辐射,显然对于人们完整认识黑洞这种暗天体是有着重要意义的低维引力理论研究是理论物理中近几年来的一个热门课题,它对于量子引力理论研究有着重要的意义,相应的低维黑洞研究也日趋活跃.在文献[9,10]中分别对1+1维和2+1     

高维时空标量粒子的Hawking辐射

1974年Hawking首次提出黑洞能够辐射粒子的量子理论,他用的是正在坍缩着的星体模型,理论上预言的这种效应叫Hawking辐射,虽然Hawking辐射还没有被实验所探测到,伹在过去十多年间曾引起理论物理学家的重视。许多作者用不同观点,不同方法研究过Hawking辐射。但是,他们只研究了标量粒子的Hawking辐射,我和刘辽等曾把这一研究推广到Dirac粒子。     

隧道效应影响下的量子黑洞面积谱

在Shahar Hod对黑洞量子化面积谱研究的启发下, 考虑量子化黑洞在辐射过程中的隧道效应, 利用量子统计的方法计算出黑洞熵, 再结合黑洞熵与面积的关系, 重新求得了史瓦西黑洞背景下量子化黑洞面积谱的表达式. 该表达式与Hod基于玻尔对应原理提出的涉及到渐近准正则模的方法求得的结果比较接近.     

Kerr-Newman-Kasuya时空中荷电荷磁Dirac粒子的Hawking辐射与内禀奇异区的热辐射

把磁单极子概念应用到黑洞理论中,得出了双子黑洞,即Kerr-Newman-Kasuya黑洞,对双子黑洞的量子效应已有了一些讨论。在本文中,我们讨论了任意Kerr-Newman-Kasuya黑洞视界曲面上荷电荷磁Dirac粒子的Hawking辐射与内禀奇异区的热辐射,利用对称零标架技巧,计算了旋系数,导出了Dirac方程,并在视界曲面附     

稳态黎曼时空中的Hawking热辐射

稳态黎曼时空中可以定义Fock空间。如果此黎曼时空存在视界,那末视界外附近由于真空涨落而产生的虚正反粒子对可以通过隧道效应而实化。其中的负能粒子穿过隧道落入视界内,正能粒子则逃向远方。由于落入视界的负能粒子失去了几乎全部信息,出射的正能粒子必定是“热”的。黑洞的Hawking辐射、Rindler辐射和de Sitter宇宙视界辐射都属     

霍金提出新的黑洞理论

牛津大学著名物理学家史蒂芬·霍金2004年7月21日当众认输,推翻他1975年赖以成名的黑洞理论,承认黑洞并非可怕的物质“终结者”,由崩溃的星球形成的黑洞其实不会吞噬和消灭一切物质,而会保留被吞噬物体的细微痕迹,最后以残破的形式“吐”出来。霍金逢“赌”必输1997年,霍金同美国物理学家约翰·普雷斯基尔打赌时坚持自己的“黑洞悖论”,黑洞会摧毁它们吞噬的一切信息,后者则认为黑洞不可能使其内部物质的信息丧失,赌注则是一本《棒球百科全书》。霍金于2004年7月21日当众表示输掉了这场科学史上著名的赌赛,并送给普雷斯基尔一套棒球百科全书…     

E介子之谜与一个胶子球的存在

在J/ψ粒子辐射衰变中发现的质量为1440MeV的介子,是1~+E介子还是一个胶子球,已争论很久,《E介子之谜与一个胶子球的存在》一文的作者认为它是一个胶子球,并命名它为G(1440)。此工作对当今粒子物理中的一个重要理论——量子色动力学是一个有力的支持。     

黑洞信息佯谬

与经典物理相比而言，量子物理的最大特点在于它是非决定论的。为此，尽管爱因斯坦为量子论的创建作出了重大贡献，他却一直不喜欢量子力学，尤其反对量子力学的哥本哈根诠释，并用这样一句话来表达自己的反感：“上帝不掷骰子。”霍金(S．Hawking)是一个将量子力学应用到黑洞理论中的始作俑者。霍金在     

从黑洞到灰洞

<正>从人们意识到黑洞的存在至今,黑洞一直是天文学家及物理学家最关注的领域之一。可就在大半年前,霍金突然说,黑洞并不存在,它其实应该是灰洞。不过,从黑洞到灰洞的道路似乎并不通畅,甚至也许根本不存在这样的路。可是就我看来,霍金的理论并没有任何计算支持,通篇文章只是文字,所以非常值得怀疑。我们在这篇文章中主要谈黑洞,最后提及灰洞,因为灰洞是还没有被验证的理论概念。照这么说,黑洞被验证了?是的,黑洞被间接验证了。为什么说间接?因为根据定义,黑洞是"黑"的,不会发光,也不能被望远镜直接看到,所以只能间接验证。黑洞并不绝对"黑":第一,黑洞周围被其吸进去     

黑洞热力学

黑洞物理学是一门新兴学科.1970年以前,黑洞物理学主要研究黑洞的运动学和动力学.1970年起,霍金(S.W.Hawking)、贝肯斯坦(J.D.Bekenstein)等在黑洞物理学中引进热力学,不久,霍金等又在黑洞物理学中引进量子力学和量子场论.这些年来,由于许多人的大量而出色的工作,形成了黑洞热力学和黑洞量子力学这两个分支.黑洞热力学和黑洞量子力学是现代黑洞物理学的主要组成部分,它们的历史还不到十年.本文试图对黑洞热力学作一概要的介绍.     

双子黑洞的量子效应

Kasuya最近研究了含有磁单极或双子的引力场,得到Kerr-Newman型时空中的双子解(Kerr-Newman-Kasuya解)。此解可以描述含有四个参量(质量M,角动量J,电荷Q和磁荷φ)的黑洞,即,比Kerr-Newman黑洞更为一般的K-N-K黑洞(双子黑洞)。我们将指出,在考虑量子效应的情况下,这种黑洞也是热的,也要产生热辐射和非热辐射,甚至可以辐射磁单     

霍金:宇宙奥秘的探索者

正2018年3月14日,著名的物理学家斯蒂芬·威廉·霍金,永远地离开了我们。他被誉为"继爱因斯坦之后世界上最著名的科学家和最杰出的物理学家",不仅提出了黑洞蒸发理论、量子宇宙论,还于20世纪70年代与彭罗斯一道证明了著名的奇性定理,从而获得了1988年的沃尔夫物理奖。勤学好问,兴趣广泛1942年1月8日,霍金出生于英国牛津市的一个知识分子家庭,这一天正好是伽利略逝世300周年。霍金的父母均     

霍金推翻自己的黑洞理论

2004年7月21日,在爱尔兰首都都柏林举行的“第十七届国际广义相对论和万有引力”大会(GR17大会)上,《时间简史》的作者、英国剑桥大学富有传奇色彩的理论物理学家史蒂芬·霍金,向来自世界各地、齐聚一堂的科学家和记者宣布,他解决了物理学中重要的一个问题:黑洞究竟有没有破坏被其吞噬的信息。大会上,霍金演讲了他的最新发现,他宣告推翻了自己若干年前建立的著名黑洞理论,并重新讨论了信息守恒的问题。“30年来,这个一直困扰着我的问题终于得到解决,这真是太好了,”霍金在演讲中这样说道。他的有关论文将发表,他将在论文中进一步阐释他的新…