《三体》奇妙的科学猜想,超光速、逃逸黑洞、时间牢笼等概念分析

2018-04-10

这里面的“低光速黑域”意思应该是:低光速黑洞。这种说法对于一个长期和相对论打交道的人来说,没什么实际意义。原因很简单:光速是一个可以重标度的量。真空光速是三十万公里每秒和三公里每秒对我们来说没有什么区别。前者是现实世界里的真空光速,后者是将整个世界重标度以后的真空光速。只要我们继续坚持相对论,那么我们速度依然不能大于此时的真空光速——即使在这里我将它重标度为三公里每秒(也就是说在这种情况下,最高速度将是三公里每秒)。

接下来是重头戏:用逃逸速度这种低级思路来考虑黑洞问题,这是不严谨的思路。相对论的特点是,无论速度如何,只要承认时空是伪欧空间,那么一定有狭义相对论;只要承认背景时空是伪黎曼几何,那么一定有广义相对论。黑洞注定是广义相对论范畴的模型,逃逸速度是弱引力、几乎静止(我把速度与真空光速的比值几乎为零定义为“几乎静止”)的情况下才能讨论的。黑洞早已超出这个前提条件,再用逃逸速度就一定会造成概念上的错误。

在《三体》里,那帮科学家对“低光速黑域”的理解完全不对!这可能是作者故意所为。毕竟新理论刚建立时候,大多数人都会误解这种理论。联系到上个世纪(二十世纪)物理学家对相对论的误解一直延续了几十年。甚至到了上世纪中叶,一些物理学家还在《自然》等杂志上发表观点完全错误的关于相对论的论文!!再联系到量子力学的一百年历史(还差几年就一百年了)里,人们对量子力学理解也是存在各种误区。新理论要想获得正确理解,往往需要很长时间。这个时间或许比我们所能预见的时间还要长。牛顿力学从诞生到被认为是有问题的,用了二百年左右。可以说人们用了二百年才真正理解了牛顿力学!而相对论和量子力学的年纪只是一百年(相对论已经113年,量子力学才93年),而一些更高级的理论,比如量子场论、凝聚态物理、弦理论更年轻!难道说我们现在对新理论的认识已经正确到无可更正的地步了吗?我认为没有。《三体》正是借着“低光速黑洞”来说明这件事情。

另外,《三体》里构造这么个东西,其实目的是为了说明“时间牢笼”。这个时间牢笼是否客观存在,并没有定论。对于经典广义相对论来说,黑洞可以将一切物质吞噬进去,它就像个牢笼,里面的东西无法在有限长时间里逃逸出黑洞。这里要记住,不能用逃逸速度!要理解为什么物质为何不能逃出经典黑洞,而需要从时空性质来考虑。但是这种经典模型是真实的吗?答案:一定不是!真实的世界里存在一个无条件要考虑的东西:量子效应。黑洞表面的量子效应可能远远超过我们的预见。这段时间很多搞天文观测的人十分高兴,因为引力波的观测结果可能会对经典广义相对论产生严重的冲击!所谓的引力回波要是真的存在,那么广义相对论就必须要修改了。一个可能的修改方案就是所谓的量子引力。在量子的意义上不存在什么牢笼。这里面涉及到一个有趣的效应:量子隧道效应。这个效应能拯救囚牢里面的囚犯。按照经典理论,将囚犯关进一个无限深的地下牢房里,这个囚犯这辈子除了等死就别无出路。但是量子力学告诉我们,这个哥们可以逃出来!这就是量子隧道效应,也叫隧穿效应。有人曾对黑洞做过量子修正,发现黑洞内的粒子也存在量子隧道效应。这就表明,不存在什么牢笼。对于黑洞,可能情况更复杂,比如说所谓的马氏对偶、全息理论等。


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