量子纠缠的两个粒子,如果其中一个落入黑洞,另一个会怎样?

罗玉波


落入黑洞并不是一件有趣的事情,不管是大如恒星、行星,还是小到一个人,直至一个基本粒子。因为落入黑洞就意味着其自身所有的信息都将消失,在这个宇宙中不会留下一星半点哪怕与其有关一个原子的痕迹。因为黑洞本身也只有质量、角动量、电荷这三个物理量得以从视界以外观测到(这个黑洞无毛定理在我前一个问题中解释过)。

但量子理论物理中,有关量子纠缠这个神奇的现象给科学家出了一个“难题”。两个处于纠缠态的粒子,无论相隔多远,即便是千万光年,它们之间的“纠缠”状态始终不受空间的影响,这个现象在爱因斯坦看来明显违背了相对论,但随着各种实验物理的发展,量子纠缠现象已经被各种实验证实,成为了量子力学最基础的概念之一。

这就引出了一个问题,在黑洞的边界,一对处于纠缠态的粒子,把其中之一留在黑洞之外,另外的一个粒子则进入黑洞的视界,会发生什么情况?这算是目前人类物理学的两大支柱——量子物理学与广义相对论直接交锋的一个问题。

按照爱因斯坦的广义相对论,在黑洞的视界边缘可没有放着一个“越过此处,逃生率为零”的警示标语。任何穿过视界的旅行者进入了黑洞,不会有十分特殊的感受,他会一直下落~下落~下落,直到落入黑暗的深处,无限接近那个奇点时才会感受到强大的引力。按照等效原理,那么纠缠态的粒子也不例外,这个进入黑洞领域的粒子除了永远不能再逃出黑洞之外,不会有任何特殊的经历。这便形成了一个悖论:进入黑洞视界的粒子是否还能保持与黑洞之外的粒子的纠缠状态?如果进入黑洞的粒子依然可以继续保持和黑洞外部粒子的纠缠状态,那么这将违反量子力学对于黑洞性质的判断——被黑洞吸收的信息将永远消失。

这时,量子力学给出一个解释,根据黑洞的量子力学效应,重新绘了那个旅行者落入黑洞的图像。按量子力学的说法,这个旅行者的经历与爱因斯坦的预测大不一样。旅行者不会毫无障碍地落入黑洞内部,而是会在黑洞视界处遇到一个由高能粒子构成的、致命的“火墙”。这个火墙甚至可能意味着时空的终结。

如果两个原本纠缠的粒子在其中之一进入黑洞的视界时纠缠状态忽然发生改变,那这又是如何发生的?

这就是“黑洞火墙”悖论。现在,已经有越来越多的理论物理学家认为,在黑洞的视界周围,存在着一个由“霍金蒸发”形成的“火墙”,而这个能量巨大的“火墙”可以保证任何进入视界的粒子与外界的纠缠状态在瞬间就被破坏掉,当然,这个火墙也足以保证任何进入黑洞视界内部的旅行者还不会等到被黑洞的引力变成一根面条,在这之前在视界的边界处就会化为灰烬。这个火墙可谓是宇宙中最厉害的“防火墙”了。


清明的星空


说不定可以利用量子纠缠性质研究黑洞性质!!还有就是万有引力才是最高级最宏观的力,也是最终可以引力化一切的力,可以将强弱相互作用力引力化,可以将电磁力引力化,量子化只使用于微观,而引力可以宏观!

引力量子化不可能成功!



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