我也来学一点量子黑洞


最近一期的《Nature Physics》上发表了Leonard Susskind的一篇综述(Nature Physics 2, pp665 – 677 (2006)),详细讨论了量子黑洞佯谬的来龙去脉,以及弦论中对量子黑洞佯谬的解释。我昨天晚上花了近两个小时来读这篇十几页的综述,感觉是一读就停不下来了,Susskind的描写很吸引人,公式很少,但对公式的解释很详细,也很易懂,让我这个外行也了解了一个大概。

我对里面那些精妙的理论印象非常深刻。比如,当光子的波长比黑洞视界的线度还要大时黑洞就无法吸收这个光子而是反射它,利用这个可以推导出黑洞是有熵的,且与视界的面积成正比;黑洞是有温度的,是会对外做黑体幅射的,真是不可思议,理论的威力一至于斯。在弦论中为了解释黑洞所做的许多努力也很有意思。比如封闭在一个有限区间内的弦被认为是黑洞,为了计算这个黑洞的熵,需要得到其中的微观态的数目,可是无法直接计算这种形态下的弦,于是用到了量子绝热定理,将它绝热的变为自由的弦,绝热 变换不会改变系统的状态数,因此就可以算出黑洞中的微观态的数目,由此得到黑洞的熵。这样计算出的熵正好也是满足与黑洞视界面积成正比的关系的。另外,这篇综述还用了大量的篇幅来讨论霍金的黑洞信息丢失佯谬问题,通过引入黑洞的互补原理,解决了这个问题。对这个问题的讨论我是很感兴趣的,因为我看过一篇文章,宣称通过类似teleportation的手段使得进入黑洞的信息高保真度的跑出来了。这应该算是量子信息与黑洞理论的一个结合点。如果我想更加详细的了解黑洞理论,从这里切入是比较合适的。

我也注意到,整篇综述没有提到实验,也没有正面提到天文观测。但是所有的插图都是天文观测中可能是黑洞区域的图片,似乎以这种方式提醒人黑洞并不仅仅是理论。

Advertisements