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      《三體》奇妙的科學猜想,超光速、逃逸黑洞、時間牢籠等概念分析

       風中小海螺 2018-04-10

      這里面的“低光速黑域”意思應該是:低光速黑洞。這種說法對于一個長期和相對論打交道的人來說,沒什么實際意義。原因很簡單:光速是一個可以重標度的量。真空光速是三十萬公里每秒和三公里每秒對我們來說沒有什么區(qū)別。前者是現(xiàn)實世界里的真空光速,后者是將整個世界重標度以后的真空光速。只要我們繼續(xù)堅持相對論,那么我們速度依然不能大于此時的真空光速——即使在這里我將它重標度為三公里每秒(也就是說在這種情況下,最高速度將是三公里每秒)。

      接下來是重頭戲:用逃逸速度這種低級思路來考慮黑洞問題,這是不嚴謹?shù)乃悸?。相對論的特點是,無論速度如何,只要承認時空是偽歐空間,那么一定有狹義相對論;只要承認背景時空是偽黎曼幾何,那么一定有廣義相對論。黑洞注定是廣義相對論范疇的模型,逃逸速度是弱引力、幾乎靜止(我把速度與真空光速的比值幾乎為零定義為“幾乎靜止”)的情況下才能討論的。黑洞早已超出這個前提條件,再用逃逸速度就一定會造成概念上的錯誤。

      在《三體》里,那幫科學家對“低光速黑域”的理解完全不對!這可能是作者故意所為。畢竟新理論剛建立時候,大多數(shù)人都會誤解這種理論。聯(lián)系到上個世紀(二十世紀)物理學家對相對論的誤解一直延續(xù)了幾十年。甚至到了上世紀中葉,一些物理學家還在《自然》等雜志上發(fā)表觀點完全錯誤的關(guān)于相對論的論文??!再聯(lián)系到量子力學的一百年歷史(還差幾年就一百年了)里,人們對量子力學理解也是存在各種誤區(qū)。新理論要想獲得正確理解,往往需要很長時間。這個時間或許比我們所能預見的時間還要長。牛頓力學從誕生到被認為是有問題的,用了二百年左右??梢哉f人們用了二百年才真正理解了牛頓力學!而相對論和量子力學的年紀只是一百年(相對論已經(jīng)113年,量子力學才93年),而一些更高級的理論,比如量子場論、凝聚態(tài)物理、弦理論更年輕!難道說我們現(xiàn)在對新理論的認識已經(jīng)正確到無可更正的地步了嗎?我認為沒有?!度w》正是借著“低光速黑洞”來說明這件事情。

      另外,《三體》里構(gòu)造這么個東西,其實目的是為了說明“時間牢籠”。這個時間牢籠是否客觀存在,并沒有定論。對于經(jīng)典廣義相對論來說,黑洞可以將一切物質(zhì)吞噬進去,它就像個牢籠,里面的東西無法在有限長時間里逃逸出黑洞。這里要記住,不能用逃逸速度!要理解為什么物質(zhì)為何不能逃出經(jīng)典黑洞,而需要從時空性質(zhì)來考慮。但是這種經(jīng)典模型是真實的嗎?答案:一定不是!真實的世界里存在一個無條件要考慮的東西:量子效應。黑洞表面的量子效應可能遠遠超過我們的預見。這段時間很多搞天文觀測的人十分高興,因為引力波的觀測結(jié)果可能會對經(jīng)典廣義相對論產(chǎn)生嚴重的沖擊!所謂的引力回波要是真的存在,那么廣義相對論就必須要修改了。一個可能的修改方案就是所謂的量子引力。在量子的意義上不存在什么牢籠。這里面涉及到一個有趣的效應:量子隧道效應。這個效應能拯救囚牢里面的囚犯。按照經(jīng)典理論,將囚犯關(guān)進一個無限深的地下牢房里,這個囚犯這輩子除了等死就別無出路。但是量子力學告訴我們,這個哥們可以逃出來!這就是量子隧道效應,也叫隧穿效應。有人曾對黑洞做過量子修正,發(fā)現(xiàn)黑洞內(nèi)的粒子也存在量子隧道效應。這就表明,不存在什么牢籠。對于黑洞,可能情況更復雜,比如說所謂的馬氏對偶、全息理論等。


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