從蟲洞向黑洞發送信息,會讓黑洞蒸發,第一條就損失30%的質量

2019-08-24   博科園

如果你想通過蟲洞發送信息,最好要簡短。物理學家的一項新理論認為,在某些情況下,信息可以通過一個理論蟲洞傳遞,這個蟲洞連接著不同宇宙中的黑洞。不幸的是,只有少量的信息(以量子比特或量子位來衡量)可以交換。約翰內斯堡威特沃特斯蘭德大學研究員,新研究論文的作者之一薩姆·范·魯文表示:在我們的特定設置中,發現了令人失望的結果,因為它只有一兩個量子比特的順序,或者幾個比特的信息,可以通過蟲洞發送,

通常情況下,如果把什麼東西送進黑洞,它最終會在中心,一個密度無限的點,也就是奇點,永遠不會回到它之前地方。但是,如果一個黑洞通過蟲洞與另一個黑洞相連,而且信息的軌跡恰好正確,那麼理論上,它可以穿過蟲洞,並在蟲洞的另一邊離開(也可能是另一個宇宙)。

這樣做需要宇宙和相連黑洞都具有某種物理和幾何性質。例如,只有當時空曲率為負時,才有可能產生可穿越的蟲洞。這意味著可以把時空想像成一個巨大的馬鞍,如果兩個生物試圖走平行的路,他們實際上會遠離彼此。

從理論上講,這種特定的宇宙結構允許信息通過蟲洞傳播,科學家們之前曾做過一些估計,以確定信息可以通過這種方式傳播多少。劍橋大學應用數學和理論物理系研究員阿倫•沃爾(Aron Wall)表示:我們現在從(以前的研究)中知道,這個過程類似於量子隱形傳態……但能發送多少信息是有限制的,在量子隱形傳態中,信息幾乎可以瞬間通過量子糾纏的粒子發送到很遠地方,這意味著無論相隔多遠,狀態都是相連的。在這項新理論研究中,物理學家們用愛因斯坦廣義相對論中描述的時空幾何來研究可穿越蟲洞。

為了簡單起見,用於描述場景的數學計算是在二維宇宙中完成,但它也應該適用於三維宇宙,比如我們的宇宙。結果表明,一次只能通過蟲洞傳遞少量信息,還發現通過蟲洞發送信息會改變黑洞。隨著每條信息的發送,被發送黑洞的質量會增加,接收黑洞的質量會減少。有了第一條信息,接收到的黑洞將會失去30%的質量,而在接下來的信息中,黑洞將會逐漸蒸發消失。此外,每個後續消息的大小都會減小,這樣消息最終將不包含任何信息。科學家正在繼續研究一系列廣泛的裝置和規則,這些裝置和規則與我們宇宙的裝置和規則相似或不同。

這些裝置和規則可能允許傳輸更多的信息,目前,這種蟲洞和相連的黑洞完全是理論上的,但科學家們認為,它們並非完全沒有可能被某種先進文明創造或操縱。物理學家們正試圖找到設置的一般化,以允許更多的信息(被傳輸),但這是一項正在進行的研究。但總會有一個限度,在不破壞蟲洞的情況下,不可能發送無窮無盡的信息。這項研究發表在《arXiv》上,並提交給了《高能物理》期刊等待審核發表。

博科園|文:Mara Johnson-Groh/Live Science

參考期刊《arXiv》

Cite: arXiv:1906.10715

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