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全息正反物质对称宇宙下的黑洞熵和黑洞辐射的物理解释

已有 795 次阅读 2024-1-18 11:21 |个人分类:我思故我在|系统分类:观点评述

    五十年前,霍金受了贝肯斯坦的刺激,研究黑洞是否有熵,是否会热辐射。结果是让他大吃一惊,随后几年也是震惊了整个物理学界。黑洞真的有熵,有热辐射,而且黑洞的熵在黑洞的面积上。这就好像黑洞里边什么都没有一样。(当然也可以这么去理解)

    我们的这个世界是由正物质构成的。这就让人很好奇为什么。有人提出,在宇宙大爆炸的那一个时刻,不仅产生了正物质的世界,也产生了一个反物质的世界。但是爆炸以后,这两个世界是否还有联系,就不清楚了。我意识到反物质世界的存在和这个不一样(我是后来才知道别人也提出了反物质宇宙的想法)。但是这种想法虽然感觉很合理,还是缺乏科学道理,关键是不知道该如何往下走。

    全息原理的发现,使得正反物质宇宙的想法一下子变得合理了。既然投影出来个正物质的世界,似乎也没有道理不可能投影出来一个反物质的宇宙。

    这样的视角不但解决了正反物质不对称的问题,而且能够让我们进一步推广标准模型(当然这种推广已经很多了),而且可以从实验上进一步来检验(进一步发展对称量子电动力学)。更有价值的是,当我们反过来思考黑洞的时候,对于黑洞熵和霍金辐射都会有一个明确的物理解释,看起来很合理。

    虽然能够算出黑洞熵,但是这黑洞熵究竟是什么却不清楚。虽然超弦理论,还有别的理论,也能够从微观上解释黑洞熵,但是也依然让人难以信服,因为这个结果是非常普世的,似乎各种理论都能给出结果来。

    黑洞的熵,是黑洞的表面积除以普朗克尺度的面积,然后一个系数1/4。我们当然可以认为这个系数是定义的事情,把普朗克尺度放大两倍就可以了。这样黑洞的熵就是普朗克面积的数量了。但是一个普朗克尺度的面积怎么就构成一个比特的,依然让人困惑。如果存在反宇宙,那么黑洞的面积就会扩大一倍,黑洞的熵,就是总面积除以两个普朗克尺度的面积,看看,这样一来比特的意义就出来了。一个是正物质宇宙的普朗克尺度的面积,一个是负物质宇宙普朗克尺度的面积,面积本身没有信息的意义,有意义的是在哪一个宇宙中。

    在正反物质对称宇宙中,一对普朗克尺度的面积,正好就是一比特。

    当产生黑洞的时候,不但我们这个正物质宇宙中的黑洞在塌缩,反物质宇宙中的黑洞也在塌缩,这将导致打穿二维膜的壁垒,正反物质相遇产生大爆炸。而这种大爆炸的结果,就是向外发射光,就是霍金辐射。虽然我们感觉正反物质大爆炸会非常激烈,非常迅速,但是考虑的质量极其巨大,就好像太阳中核爆炸依然需要将近百亿年,这个正反物质湮灭的大爆炸实际上也是非常漫长的。(特别是爆炸的空间可能非常小,而释放的能量更加巨大)这样一来,进入黑洞就是一个非常危险的事情,而且火墙看来也是存在的。如果真的有虫洞,也是通向反物质宇宙的,过去了就直接湮灭化成光了。

    所以霍金辐射本质上是正反物质大爆炸的结果,就和电子遇到正电子湮灭产生光子一样。发现了霍金辐射,也算是间接证明了反物质宇宙的存在。

    这是一个难以预料,但是想起来却非常合理的结果。不但避免了奇点的出现,也让各种过程变得一下子物理意义明确了。这样看来,黑洞信息疑难也不存在了,就是正反物质相遇发生大爆炸的过程,完全符合量子力学的规律。

    当年不管是大爆炸的想法,还是暴涨的想法出现的时候,都会让人难以相信。但是考虑到这是宇宙级别的事件,如果能够解释观察的现象,就是合理的。

    所以从逻辑的推理来看,存在一个反物质宇宙,似乎非常合理,而且值得仔细思考。这个想法太神奇了,可以解释很多现象。进一步的数学研究和实验探索,是非常有价值的。

    (我能提出这样的想法,让我非常兴奋,我一下子就能理解一个民科为什么执着于错误的想法而不放了,也能理解那些发现不可思议的想法的科学家的心情了)



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