假如大型強子對撞機(LHC)在明年生產出了黑洞,那麼它不僅證明了宇宙確實存在除空間和時間以外的維度,而且衰退黑洞釋放的射線也能提供線索來幫助我們將目前所有有關自然力的理論整合到一個「萬有理論」(theory of everything)裡面。「萬有理論」(theory ofeverything)是一個試圖統一自然界所有相互作用的理論,理論上統一了四大物理力-萬有引力,強核力,弱核力和電磁力,這也曾是愛因斯坦生前的最後一個夢想。
英國約克大學(University of York)電腦科學系Sam Braunstein教授和印度Sainik學院 (Sainik School)物理研究所Arun Pati博士確立量子資訊(quantum information)不能以傳統方式隱藏或是如Braunstein教授所說:「量子資訊可以移轉但不能隱藏」。這結果給黑洞這個大謎團一個意外的轉折。
傳統的資訊可以二種方式消失,轉移至他處(如於網路內移轉)或是隱藏(如藏於一個編碼的訊息中)。1917年著名的Vernam編碼或是和它相關的一次鍵入密碼法(one-time pad cryptographic code)都是典型資訊隱藏的例子,資訊並不是置於編碼的訊息中也不是利用密碼來解密,而是介於兩者的關聯性。
數十年來,物理學家相信上述的二種機制可應用於量子資訊,但Braunstein教授和Pati博士卻證明如果量子資訊從一處消失必然移到另一處。他們二位導出「不可隱藏理論」(no-hiding theorem)並利用它來研究黑洞的行為。
西元1970年代Stephen Hawking推論黑洞最終會蒸發,發出平淡無奇的輻射而不含任何資訊。如果黑洞真的蒸發了,這些資訊到哪兒去了呢?這是長久以來的疑問,被稱為黑洞資訊的矛盾(black hole information paradox)。
現在Braunstein教授和Pati博士排除資訊逃離黑洞的可能性,它可能隱藏於輻射(Hawking radiation)和黑洞內部狀態(black hole’s internal state)的關聯性中。他們的研究結果顯示了黑洞資訊的矛盾的問題遠比過去想像的來得嚴重,這可能需要新的物理來解釋。作者: jjj9930 時間: 2008-10-3 08:39 PM
天文學家首度在球狀星團中發現黑洞
英格蘭南安普墩大學(University of Southampton)Tom Maccarone等人,利用歐洲航太總署(ESA)的XMM-Newton、美國航太總署(NASA)的錢卓(Chandra)等 X射線觀測衛星的觀測資料進行分析,結果首度球狀星團中發現黑洞。天文學家以前不太肯定在球狀星團這樣的地方是否能發現黑洞,因此這項發現強烈顯示與星團整體的動力學有關,且再度證明宇宙中應該存有尚未完全證實的新種黑洞--中型黑洞(intermediate-mass black holes)。相關論文發表在最新一期的自然(Nature)期刊中。
球狀星團是由數千顆到數百萬顆恆星組成、並繞著共同質心旋轉的恆星團體,外型大致呈現球狀,成員大多很年老,有些甚至高齡達120億歲以上,且彼此間距離很近、很擁擠,因此天文學家之前一直不能肯定在這樣嚴苛的環境中能否存在黑洞這樣的天體。根據電腦模擬結果,球狀星團中的黑洞大約都是在幾十億年前形成的,而且一旦在球狀星團中誕生了黑洞,這個新形成的黑洞會先向星團的中心方向「沈降」,但很快地便會因為與星團中大量恆星之間的重力擾動的結果而被拋出星團外。
然而,Maccarone等人的新發現卻首度提供確切的證據,證明某些黑洞可能不但會在球狀星團中生存下來,而且還會繼續在這個星團中成長茁壯。而且,最令Maccarone等人驚訝的是發現這個黑洞的速率相當快--因為他們本來準備了一長串的觀測名單,預期在這些球狀星團中發現黑洞的機率只有幾千分之一而已,然而卻在開始這個搜尋工作之初就馬上在第二個觀測目標中發現了這個黑洞。雖然他們預期繼續搜尋下去,應該會發現更多球狀星團中的黑洞,不過只需要發現一個,就已足以解決關於球狀星團終究是否會有黑洞這個爭議了十幾年的議題。
目前關於黑洞的類型,理論上有兩大類:位在星系或星系團中央、質量高達數百萬到數十億倍太陽質量的超重黑洞(Supermassive black holes),例如類星體(quasar)就是星系中心的超重黑洞;另外一種則是質量比我們太陽只大10倍左右而已的恆星型黑洞(Stellar- size black holes),通常是由大質量恆星演化到末期塌縮而形成,我們的銀河系中據估計可能擁有數百萬顆這類黑洞。