如何理解《三體》中用逃逸速度解釋“低光速黑域永無法脫離”這一個理論?

鹽荒子孫V

我覺得這裡面的“低光速黑域”意思應該是:低光速黑洞。這種說法對於一個長期和相對論打交道的人來說——比如說我——沒有任何意義。原因很簡單:光速是一個可以重標度的量。真空光速是三十萬公里每秒和三公里每秒對我們來說沒有什麼區別。前者是現實世界裡的真空光速,後者是將整個世界重標度以後的真空光速。只要我們繼續堅持相對論,那麼我們速度依然不能大於此時的真空光速——即使在這裡我將它重標度為三公里每秒(也就是說在這種情況下,最高速度將是三公里每秒)。

接下來是重頭戲:用逃逸速度這種低級貨來考慮黑洞問題,這簡直是民科的思路。相對論的特點是,無論速度如何,只要承認時空是偽歐空間,那麼一定有狹義相對論;只要承認背景時空是偽黎曼幾何,那麼一定有廣義相對論。黑洞註定是廣義相對論範疇的模型,逃逸速度是弱引力、幾乎靜止(我把速度與真空光速的比值幾乎為零定義為“幾乎靜止”)的情況下才能討論的。黑洞早已超出這個前提條件,再用逃逸速度就一定會造成概念上的錯誤。

在《三體》裡,那幫科學家對“低光速黑域”的理解完全不對!這可能是作者故意所為。畢竟新理論剛建立時候,大多數人都會誤解這種理論。聯繫到上個世紀(二十世紀)物理學家對相對論的誤解一直延續了幾十年。甚至到了上世紀中葉,一些物理學家還在《自然》等雜誌上發表觀點完全錯誤的關於相對論的論文!!再聯繫到量子力學的一百年曆史(還差幾年就一百年了)裡,人們對量子力學理解也是存在各種誤區。新理論要想獲得正確理解,往往需要很長時間。這個時間或許比我們所能預見的時間還要長。牛頓力學從誕生到被認為是有問題的,用了二百年左右。可以說人們用了二百年才真正理解了牛頓力學!而相對論和量子力學的年紀只是一百年(相對論已經113年,量子力學才93年),而一些更高級的理論,比如量子場論、凝聚態物理、弦理論更年輕!難道說我們現在對新理論的認識已經正確到無可更正的地步了嗎?我認為沒有。《三體》正是藉著“低光速黑洞”來說明這件事情。

另外,《三體》裡構造這麼個東西,其實目的是為了說明“時間牢籠”。這個時間牢籠是否客觀存在,並沒有定論。對於經典廣義相對論來說,黑洞可以將一切物質吞噬進去,它就像個牢籠,裡面的東西無法在有限長時間裡逃逸出黑洞。這裡要記住,不能用逃逸速度!要理解為什麼物質為何不能逃出經典黑洞,而需要從時空性質來考慮。但是這種經典模型是真實的嗎?答案:一定不是!真實的世界裡存在一個無條件要考慮的東西:量子效應。黑洞表面的量子效應可能遠遠超過我們的預見。這段時間很多搞天文觀測的人十分高興,因為引力波的觀測結果可能會對經典廣義相對論產生嚴重的衝擊!所謂的引力回波要是真的存在,那麼廣義相對論就必須要修改了。一個可能的修改方案就是所謂的量子引力。在量子的意義上不存在什麼牢籠。這裡面涉及到一個有趣的效應:量子隧道效應。這個效應能拯救囚牢裡面的囚犯。按照經典理論,將囚犯關進一個無限深的地下牢房裡,這個囚犯這輩子除了等死就別無出路。但是量子力學告訴我們,這個哥們可以逃出來!這就是量子隧道效應,也叫隧穿效應。有人曾對黑洞做過量子修正,發現黑洞內的粒子也存在量子隧道效應。這就表明,不存在什麼牢籠。對於黑洞,可能情況更復雜,比如說所謂的馬氏對偶、全息理論等。


科學聯盟

我說我的理解,也許不對,希望有大神來更正。


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