全息宇宙論：整個宇宙其實是一個全息投影？宇宙是一個巨大黑洞？ #宇宙 #未解之謎 #全息 #黑洞
相信大多數人對於我們所在的這個世界
從來沒有懷疑過它的真實性
每個人都自動認為
我們生活在一個三維世界裏
我們見到的感受到的都是真實的存在
但是如果我告訴你
根據物理學家們的研究成果
我們這個三維世界裏的一切事物
有可能只是存在於二維平面上的信息的投影
很可能你會不知道我在說什麼
那我換一句容易理解的說法
我們有可能只是生活在一個二維平面上
我們這個宇宙中的一切
有可能只是一個全息投影
這個理論到底想表達什麼
物理學家們是怎樣得出這個結論的
今天我們就來一探究竟
本期內容可能會有些燒腦
但是我相信
好奇心旺盛的你肯定會看到最後
要理解全息宇宙論
我們必須先說兩件事
黑洞和霍金
霍金是過去50年中
知名度最高的物理學家之一
我做過很多期關於霍金的視頻
這裡對霍金我就不再多做介紹了
我們主要來說說黑洞
黑洞可以說是宇宙中最強大
最恐怖的天體
現在普遍認為黑洞是超大質量的恆星
在經過超行星爆炸之後
坍縮形成的
換句話說
極大質量的物質被壓縮進一個極小的空間後
就可以形成一個黑洞
一個和太陽質量相同的黑洞
它的半徑將持有2.95千米
黑洞具有超強的引力
它可以將任何靠近自己的物體吸入其內部
甚至連光都無法逃脫
在黑洞的中心
引力更是幾乎接近無限大
物體在這裡將被撕裂
這裡的撕裂值得不是我們一般概念中的撕裂
在黑洞中心
物體將被撕裂成分子
再進一步被撕裂成原子
直到最後被撕成自然界中構成物質的最小單位的一個個基本粒子
如果你不小心掉進一個黑洞
在整個過程中的開始階段
你將感覺不到什麼異樣
可是在你跨過黑洞邊界的那一刻
你將會以極快的速度被吸入黑洞內部
這一過程就像是
你在一個盡頭是瀑布的河流裡劃著小船
剛開始你會覺得小船的速度變得越來越快
如果這時你努力朝反方向划船
還是可以安全回到岸邊的
可是不知道盡頭就是瀑布的你
仍然朝著河流的方向繼續前進
而一旦當你跨過懸崖的邊緣
你就會掉下瀑布
同理當你跨過黑洞邊界以後
將沒有任何辦法可以幫你逃離黑洞
目前我們無法觀察到黑洞的內部是什麼樣子
也不知道其內部發生了什麼
被黑洞吞噬的物質
看起來就像是從我們這個宇宙中消失了一樣
不知道去了哪裡
所以當初人們都認為
黑洞是一個只進不出的貔貅
但有一個人不這麼認為
他就是霍金
霍金在1974年提出
通過一種機制
黑洞會緩慢地向外輻射自己的能量
這個輻射過程
會讓黑洞不斷地損失自己的一部分質量
雖然質量喪失的過程極其緩慢
但是在遙遠未來的某一天
黑洞最終將變得越來越小
並完全蒸發消失
霍金提出的這個理論
後來被人們稱為霍金輻射
雖然霍金輻射的提出
讓我們對黑洞的認識進了一步
但這個霍金輻射
卻帶來了一個級別很大的悖論
黑洞信息悖論
這個悖論也是由霍金在1981年提出
為了理解這個悖論的內容
我們首先需要了解一下
黑洞信息悖論裏的
信息二字指的是什麼
這裏的信息
和我們平時生活中經常說到的
信息社會這個詞裏的信息稍有不同
黑洞信息悖論裏的信息
簡單粗暴地說
它指的是構成物質的粒子的排列方式
比如碳原子
它按照A方式排列組合時
構成的物質是石墨
但按照B方式排列組合的話
構成的物質將變成晶瑩透亮的鑽石
也就是說
木炭和鑽石雖然都是由碳原子構成
但只因為這些碳原子的排列組合方式不同
也就是信息的不同
它們就產生了質的不同
如果在碳原子的基礎上
再加一些其他種類的原子進去
根據排列組合方式的不同
某些組合方式將構成蘋果
另外一些組合方式將構成我們人類
現代物理學認為
構成物質的這種信息是不會被摧毀的
可能你會說
如果我找一本書
燒了它
書變成一堆灰
那麼紙張的分子排列被破壞
紙張上墨水的分子排列也被破壞
這本書的信息不就被摧毀了嗎
雖然乍聽起來
這種說法好像沒有錯
但以物理學的觀點來看
每一個被丟進火中的原子
和由燃燒而產生的能量
它們還存在於這個宇宙之中
因為宇宙是封閉的
這些原子和能量逃不出這個宇宙
如果我們的科技發達到
可以回收灰燼中的每一個碳原子
並準確測量煙霧和熱輻射等
這些燃燒過程中的所有屬性
然後通過這些數據
還原出書被燃燒之前的原子排列方式
那麼這本書是可以被還原的
也就是說
燒書並沒有讓這本書的信息被摧毀
信息不會被摧毀
是現代物理學這個大廈的基石
量子力學就是建立在這個基石之上的
但是這樣重要的一塊基石
卻因為黑洞的出現而開始變得鬆動
我們已經知道
被黑洞吸進去的物質
將無法離開黑洞
而保存於這些物質上的信息
當然也無法離開黑洞
由於黑洞也是我們這個宇宙中的一部分
所以即使信息一直停留在黑洞內部
但它卻沒有從這個宇宙中消失
這不違反信息不會被摧毀這條法則
然而霍金提出的那個
霍金輻射
卻讓事情變得復雜了起來
前面說到
黑洞會因為霍金輻射
而一點一點的蒸發消失
但由於霍金輻射只輻射能量
並不輻射信息
被黑洞吞噬的物質裏保存的信息
不也就跟著消失了嗎
所以如果霍金輻射正確
那麼就意味著信息可以被摧毀
現代物理學這座大廈也將隨之倒塌
但是由於霍金輻射在數學上不存在任何問題
物理學家們都認同霍金輻射
那麼問題究竟出在了哪裡呢
這就是黑洞信息悖論的內容
為瞭解決黑洞信息悖論
很多物理學家都投入了大量的精力
其中有三個人提出了目前為止
最有可能解決黑洞信息悖論的理論
他們認為當物體被黑洞吸入其內部以後
存在於物體上的信息
將會被等價地保存到黑洞邊界的表面
換句話說
物體上的所有信息
都被百分之百地保存到了黑洞表面這個二維平面上
由於這種方式像極了現代的全息投影技術
所以這個理論被稱為全息原理
全息原理認為
保存於黑洞表面的信息
將在霍金輻射發生的過程中
隨著輻射被帶到黑洞以外
所以信息並不會隨著黑洞的消失而消失
黑洞信息悖論就此完美解決
雖然悖論解決了
現代物理學也得救了
但是這個全息原理
卻從根本上改變了我們對現實的理解
我們可以仔細品一下
如果任何掉入黑洞內的物體的信息
都被保存在黑洞表面這個二維平面上的話
這將意味著
雖然黑洞內的物體存在於三維空間
但在黑洞外的人看來
這個物體只是一個存在於二維平面上的圖片
雖然這聽起來十分反常識
但黑洞作為一個存在於我們這個宇宙中的天體
它當然也遵循這個宇宙的物理法則
所以在同樣的物理法則下
黑洞上發生的這種全息投射
很有可能也發生在整個宇宙中
也就是說包括你我在內的
我們周圍所有的三維物體
都有可能是宇宙世界表面上的二維信息的投影
如果你要問這個宇宙世界表面在哪裡
類似於黑洞的世界表面
宇宙世界表面包裹著整個宇宙
所以它在理論上距離我們無限遠
那麼這是不是意味著
我們其實是生活在一個巨大的黑洞裏呢
全息原理並沒有對這個問題給出肯定答案
如果全息宇宙論是正確的話
那麼存在於三維世界中的我們
和被保存在二維平面上的我們
哪一個纔是真實的存在
我們這個宇宙到底是什麼東西
或許在我們這代人的有生之年
將無法得到正確答案
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