信息悖論,我們是現實還是一張全息圖?

眾所周知,黑洞是宇宙中最強大的物體,它的引力足以把恆星撕碎成原子大小的碎片。這已經夠恐怖了,但是它還有更強大更恐怖的特性,它們可能會清除掉宇宙本身。


信息悖論,我們是現實還是一張全息圖?


什麼是黑洞?

當大量物質被壓縮到極小空間時便會形成黑洞,在其中心,引力幾乎是無窮大的,任何靠近的物體都會被撕扯成基本粒子,由於連光都無法逃離,所以我們所見到的,只是黑暗的球體。當你剛墜入黑洞時還不會發生什麼可怕的事,直到你越過它的外邊界--事件視界。你可以把它想象成你在河裡遊戲,盡頭是一個大瀑布,你順流而下,不知不覺中漂得越來越快,而且還看不到瀑布。你本可以游回安全水域,但你不經意間飄過了那個最後的邊界,這時你會發現不論你再怎麼奮力遊,激流都會把你推向這個瀑布深淵。黑洞也是如此,一旦過於靠近,什麼都無法逃脫它的無窮引力。

這個邊界將黑洞和其它物質分離開來,除非自願犧牲,不然我們永遠不可能到訪黑洞,所以我們沒法知道黑洞內部到底是什麼樣的。但是其最邊緣處的情況,我們還是略有了解的。黑洞向外釋放著自身的質量,就像沸水釋放水蒸汽一樣,這就是著名的霍金輻射。黑洞一點一點的釋放著自己的質量,一個緩慢得難以置信的過程。如果有個跟太陽質量相當的黑洞,經過10^58年才會釋放掉其0.0000001%的質量,這個過程會不斷持續下去,而且速度會越來越快,在非常遙遠的未來,最後一個恆星也“死亡”後的萬億年,黑洞會變得越來越小,慢慢蒸發消失,只剩下一點點輻射。但是這裡還有個問題,因為隨著黑洞的消逝,可能會刪除一些根本性的東西--信息。


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什麼是信息?

信息是無形的,通常被理解為“粒子排列的特性”。什麼意思呢?想象一束碳原子,將它們以一定順序排列,你會得到炭;以另一種方式排列,你會得到鑽石;原子還是那些原子,變化的是信息。如果我們用更為複雜的方式排列並多加點原子進去,我們就得到一根香蕉;再次改變原子的排序,我們就得到一隻松鼠;構成宇宙萬物的基礎是一樣的,無論是鳥,石頭,還是咖啡,沒了信息,宇宙萬物將毫無差別。根據量子力學理論,信息是不可摧毀的,它可能改變形狀,但永遠不會丟失。比如說,你將一張紙燒成灰,那些灰幾乎不可能再變回紙了。但是如果你能小心的收集到灰裡的所有原子,並準確測出火焰和熱的性質,在理論上你可以把這張燒掉的紙重構回來。也就是說紙的信息依然存在在這個宇宙中,並沒有丟失,只是很難讀取這些信息。如果你可以測量宇宙中每一個原子,粒子和輻射波,你就能看見並追蹤所有信息。理論上你可以看到宇宙大爆炸之後的所有歷史。信息告訴我們物質間的區別以及它們的過去,但是黑洞卻反其道而行,它們毀滅了所有信息,把不同的東西變成一樣的,這就是黑洞悖論(信息悖論)的由來。


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信息悖論

我們的物理定律都是基於“信息不會消失”這一基礎上的,存在,消失,沒有了信息,那一切就只剩相對性了。當我們想理解這個世界時,需要絕對性定義,那我們怎麼解決這個信息悖論?有幾種可能:1,信息不見了,無法逆轉的永遠消失了。這就意味著我們要否決掉所有的物理定律,摒棄所有至今還算不錯的理論,從頭開始。新定律會是什麼樣的,這意味著什麼,我們無從得知。2,信息藏起來了,也許一部分黑洞分裂出去,形成了另一個初生宇宙,那此信息跑到了這個宇宙,而我們再也找不到它了,但是理論上依舊存在。就像你有個壞掉的硬盤,存著你所有的照片,但是再也無法查看了。還有可能,黑洞在死亡後不會完全消失,剩下一點點“鑽石”般的信息精華。3,信息沒有消失也沒有隱藏,可能只是我們找錯了方向。我們知道的是,黑洞捕獲了信息,不久之後可能會摧毀它,但是我們從來沒有想過在這段時間還會發生什麼。黑洞在什麼地方儲存自身的信息呢?當黑洞每吸納一點信息,表面積就會變大一點點,信息被塗在表面,就像我們往水裡丟石子,石子沉入水底後,我們就看不到了,但從水面的漣漪可以看出肯定有東西掉進去了。即使是最小的黑洞,其表面可容納的信息量都比全人類產出的信息來得多,因為它們把信息都儲存在小得難以置信的類像素點上,這麼看來,黑洞其實就是個終極大硬盤,這就有點像紙質書變成電子書,雖然看上去完全不一樣,但它們的內容是一樣的,只是編碼和儲存方式改變了而已。黑洞吞噬恆星和行星,就像把整座圖書館都變成電子檔,這便是全息原理。但如果這是正確的,就意味著我們對於宇宙原來的認知都是錯誤的。


信息悖論,我們是現實還是一張全息圖?


宇宙是一張全息圖

​如果信息真的被儲存在黑洞的外表面,那霍金輻射就有機會獲取並帶走編碼在那的信息。那麼信息就不會隨著黑洞消逝,然後我們就不用推翻物理定律了,信息悖論的問題也就解決了。不過我們仍要從根本上改變對現實的認識,如果落入黑洞的一切都被儲存在它的事件視界處,這基本上意味著三維的事物是在一個平面上進行編碼的,我們稱之為“全息圖”,全息圖就像3D照片,編碼看三維圖像的一塑料片,黑洞就像是個全息圖,因為其內容都編碼在表面,黑洞裡的人會感覺自己活在正常的三維世界裡。但處在外面的我們,看到的他們就是黑洞上的扁平圖。黑洞是個極端物體,但是仍和其它物體一樣遵從相同的定律,所以如果這種2D和3D之間瘋狂的二象性適用於黑洞,那它也可能同樣運作於我們存在的這個宇宙。既然黑洞裡的人意識不到他們被編碼在一個平面上,那我們也可能是這樣,我們其實在宇宙盡頭處,被拉伸在一塊平面上。這個理論背後的科學極其複雜,也相當怪異,需要用到宇宙模擬,弦理論和一大堆數學理論,所以無論宇宙的真實樣貌是什麼,我們目前只知道它是奇怪而複雜的,而黑洞可能就是了解現實本質的關鍵。


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