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【国外观点】【评论】关于黑洞信息丢失矛盾     我想看看家对此文章的看法: --------------------------------------------->> 原文题目: 【美科学家对困扰物理界40年的黑洞信息丢失矛盾问题作 出解答】 原文出处: 鸟文地点 http://tieba.baidu.com/mo/q/checkurl?url=http%3A%2F%2Fwww.physorg.com%2Fnews101560368.html&urlrefer=da70eb23c5d87322c51a39adceb9d8a4 中文 http://tieba.baidu.com/mo/q/checkurl?url=http%3A%2F%2Fwww.aptchina.com%2Fnews%2FDetail130861.html&urlrefer=f34802e096cc85a808797b2fdf44be69    凯西西部保留地大学物理学家们花了一年的时间用复杂 的公式来计算新生黑洞的形成,他们对黑洞所下的结论是 :“那里什么也没有”。他们发表的研究报告长达13页, 其中进行了大量的计算,该研究对困扰物理界40年的信息 损失矛盾问题做出了解答。这篇名为《初期黑洞观察和信 息损失问题》的研究报告由凯西大学物理学家坦梅.瓦查帕 提、德简.斯托吉科维克和劳伦斯.M.卡劳斯共同撰写,将 在《物理评论D.》杂志上发表。关于大的难题和他们解决 该难题的特殊方法,研究人员强调称:“这是非常复杂和 难于理解的。”        这些物理学家们着手解决的问题是:“一旦有物质塌陷 并跌入黑洞中,将会发生什么样的事情?”如果所有有关 塌陷物质的信息丢失,那就违背了量子物理定律。然而, 按照当前的思路,一旦物质越过黑洞的边界,所有有关该 物质的信息都将丢失。瓦查帕提说:“如果你把黑洞定义 为‘天体丢失’之处,那么就不会发生这类事情,因为黑 洞应在你看到任何事物倒塌之前消失。”    研究人员指出,位于黑洞边缘的物质似乎仍在进入无穷 大的极限,它们正在塌陷,但永远不会落入黑洞内部,即 越过所谓的黑洞边界,一个一去不复返的区域。他们以某 种非奇异(nonsingular)物质为出发点,通过使这种物质塌 陷,他们决心观察是否有黑洞边界形成,因为黑洞边界的 形成预示着黑洞的诞生。    按照探索黑洞的前霍金辐射所得到证据,质量的大小将 会收缩,但质量永远不会陷入黑洞边界之内,霍金辐射是 一种非热射频辐射,它允许具有正在塌陷性质的信息得以 恢复从而远离塌陷中的质量。他们解释称:“与热射频辐 射不同的是,非热射频辐射可以运载信息。这意味着一部 观察天体塌陷的外界观测器可以接收到返回的非热射频辐 射信号并可以重建初始天体的所有信息,因此信息永远不 会丢失。”据研究人员称,由于热辐射没有携带有关初始 状态的信息,如果存在黑洞的话,那么经过一次热辐射爆 炸,在初始状态中形成的信息将在黑洞中消失。    根据理论物理学家薛定谔(Schrodinger)的波动力学论 点,研究人员暗示有关辐射能的信息在黑洞边界形成前早 已消失。“一部外界观测器决不会错过陷入黑洞的天体。 ”斯托吉科维克说:“如果你正站在外面将向黑洞内投掷 物体,该物体永远不会越过黑洞边界,而是停留在黑洞边 界的外部,即使有人考虑到量子力学的影响。事实上,自 从观测器在有关量子力学的测量中发挥重要作用以来,黑 洞形成问题就变得更加微妙了。”    这些物理学家很快便向天文学家和天体物理学家作出保 证,观测大规模重力牵引所得到的信息仍然是真实的,但 是这一新发现所引起争议的在于,“就旁观者的观点而言 ,形成黑洞边界需要花无限的时间,而有关天体陷入黑洞 的时钟似乎减慢为零。”凯西大学宇宙学教育和研究中心 主任克劳斯这样解释道。“这正是让我们重新思考该问题 的因素之一,而我们希望我们的建议至少可以激励科学界 更广泛地重新思考这些问题。”这些天体物理学家推测, 如果宇宙中真得存在黑洞,黑洞也只可能在时间诞生那一 刻形成。 --------------------------------------------->>
希格斯玻色子   希格斯玻色子(或称希格斯粒子、希格斯子Higgs boson)是粒子物理学标准模型预言的一种自旋为零的玻色子,至今尚未在实验中观察到。它也是标准模型中最后一种未被发现的粒子。 标准模型给出了自然界四种相互作用中的电磁相互作用和弱相互作用的统一描述,但是在能量低于一定条件后,电磁相互作用和弱相互作用将呈现为不同的相互作用,这被称为电弱相互作用的对称性自发破缺。希格斯粒子就是在标准模型解释电弱对称性自发破缺的机制时引入的。 英国物理学家希格斯(P.W.Higgs)提出了希格斯机制。在此机制中,希格斯场引起电弱相互作用的对称性自发破缺,并将质量赋予规范传播子和费米子。希格斯粒子是希格斯场的场量子化激发,它通过自相互作用而获得质量。幻影粒子——希格斯(Higgs) 粒子  自1899年汤姆逊爵士发现电子开始,直至如今,在一个多世纪的时间里,人类一直孜孜不倦的探索着微观世界的奥秘。1995年3月2日,美国费米实验室向全世界宣布他们发现了顶夸克时,一套称之为标准模型的粒子物理学模型所预言的61个基本粒子中的60个都已经得到了实验数据的支持与验证,看上去标准模型马上就要获得决定性的胜利,对物质微观结构的探索已经到达了它的尾声,似乎人类也马上就要听到这一跌宕起伏的,充满了高潮与华彩的探索乐章的终曲,但是仍然有一个粒子,游离在这座辉煌的大厦之外,仿佛一个幽灵,这就是希格斯粒子,而且就是这个粒子可能会击垮整座大厦。但是也许会为我们揭示出一条全新的探索旅途。就让我们先来回顾一下上个世纪中期以来粒子物理学的发展历史,以及现在处于主流的标准模型理论。 标准模型  粒子物理学在上个世纪50年代,经历了一个短暂的困难时期,按照诺贝尔奖得主,电弱统一理论提出者之一的斯蒂芬·温伯格的话来说那是“一个充满挫折与困惑的年代”,几乎当时已经应用的理论都遇到了很大的问题。这些困惑激励着物理学家们给出新的解答,从60年代开始,基于杨-米尔斯的非阿贝尔规范场理论,逐步构建完成了现代的标准模型理论。今天,标准模型早已成为粒子物理学的主流理论,它的很多预言不断为一个又一个激动人心的实验成果所证实。标准模型是一套描述强作用力、弱作用力及电磁力这三种基本力及组成所有物质的基本粒子的理论。它属于量子场论的范畴,但是没有描述重力。   标准模型包含费米子及玻色子两类——费米子为拥有半整数的自旋并遵守泡利不相容原理(这原理指出没有相同的费米子能占有同样的量子态)的粒子;玻色子则拥有整数自旋而并不遵守泡利不相容原理。简单地说,费米子组成物质的粒子,而玻色子负责传递各种作用力。电弱统一理论与量子色动力学在标准模型中合并为一。这些理论都基于规范场论,即把费米子跟玻色子配对起来,以描述费米子之间的力。由于每组中介玻色子的拉格朗日函数在规范变换中都不变,所以这些中介玻色子就被称为“规范玻色子”。   标准模型所包含的玻色子有:负责传递电磁力的光子;负责传递弱核力的W及Z玻色子;负责传递强核力的8种胶子。   我们最初提到的希格斯子,也是一种玻色子,然而它与上述这些规范玻色子不同,希格斯粒子负责引导规范变换中的对称性自发破缺,是惯性质量的来源,因此并不是规范玻色子。那么为何质量问题如此重要呢?要解答这个问题,必须回到20世纪60年代理论探索的开始阶段。在研究过程中,杨-米尔理论无论应用到弱还是强相互作用中所遇到的主要障碍就是质量问题,由于规范理论规范对称性禁止规范玻色子带有任何质量,然而这一禁忌却与实验中的观测不相符合,如果不能解决质量问题,将使得整个研究失去基础。一开始人们试图通过自发对称破缺机制,即打破规范理论中对拉氏量对称性的严格要求,使得物理真空中的拉氏量不再满足这种对称性,然而到了1962年,每一个自发对称性破缺都被证明必定伴随着一个无质量无自旋粒子,这无疑也是不可能的。1964年,英国物理学家希格斯(Higgs)解决了这个问题,使得自发对称性破缺发生时,那个无质量无自旋粒子仍然存在,但它将变成规范粒子的螺旋性为零的分量,从而使规范粒子获得质量。这一方法被今天的标准模型所借鉴,标准模型通过引入基本标量场——希格斯场来实现谓希格斯机制。通过希格斯场产生对称性破缺,同时在现实世界留下了一个自旋为零的希格斯粒子。
反引力 强度随距离平方而减小的场有两种:电磁场和引力场。 这种减小是比较缓慢的,因此,即使在很远的地方,也能发 现这两种场的存在。地球离开太阳有一亿五千万公里远,但仍被太阳的引力场紧紧地抓住不放。   但是,在这两种场当中,引力场又比电磁场弱得多。一个电子所产生的电磁场要比它所产生的引力场大约强四百亿亿亿亿亿倍。   当然,引力场似乎是挺强大的,每一次我们从高处跌落下来时,都会痛苦地体验到这一点。但这只是地球太大了的缘故。地球的每个小块都对引力场有所献,结果,总的引力场就变得很可观了。   然而,如果我们拿出一亿个电子(这个数量是太微不足道了,如果把它们集中到一点上,那么,即使用显微镜也无法看到它们),并让它们散布在地球那么大的空间里。这时,这些电子所产生的电磁场,就会和整个巨大的地球所建立的引力场一样强大。   为什么我们对电磁场的感觉不象对引力场那样明显呢?   这是由于它们有一点不同的缘故,电荷有两种,分别叫做正电荷与负电荷,因此,电磁场既可产生吸引作用(在正电荷与负电荷之间),也可产生排斥作用(在两个正电荷或两个负电荷之间)。事实上,如果在象地球那么大的体积内除了一亿个电子之外别无他物的话,这些电子就会互相排斥,远远地散布开来。   由于电磁吸引力和排斥力的作用,会使正电荷与负电荷均匀地混和起来,这样,两种电荷的效应就趋于互相抵消。至于电荷数目的极其微小的差别,则是有可能存在的。我们所研究的正是这种多了一点或少了一点某种电荷时的电磁场。   然而,引力场看来仅仅产生吸引力。每一种具有质量的物体都会吸引其他具有质量的物体,而当质量增加时,引力场也会增大,它们是不会抵消的。   如果某个具有质量的物体,能够排斥另一个具有质量的物体——其强度和排斥方式正好与一般情况下它们互相吸引时一样,那么,我们就得到了“反引力”,或叫“负引力”。   人们还从未发现这种引力排斥作用。不过,这很可能是由于我们所能研究的一切物体都是由普通的物质微粒构成的缘故。   世界上存在着一类“反粒子”,它们在各方面都与普通的粒子相同,只是它们所产生的电磁场恰好同普通粒子相反。例如,如果某一种粒子具有负电荷:相应的反粒子就会有正电荷。也许,反粒子也会具有相反的引力场。两个反粒子会象两个普通粒子一样地以引力互相吸引,但是,一个反粒子却会排斥一个普通粒子。   麻烦的是,引力场是太微弱了,只有在相当大的质量下,才能发现引力场,而单个粒子或反粒子的引力场,则是无法发现的。我们能够得到普通粒子构成的大质量,但是,迄今仍未能把足够多的反粒子搜罗到一起。而且,时至今日,也没有哪个人能够提出一种能够发现反引力效应的切实可行的办法来。
外星人”ET 对地球知多少 本报讯 还记得美国大片《E.T.》吗?当地球上的科学家渐渐熟练于寻找外星恒星和周边行星时,有没有想过外星人或许也正在回望和研究着地球。最近,一个天文学家小组的研究解答了这样的问题,即假如ET 利用地球上天文学家开发的观测技术,能够看到些地球的什么。相关论文将发表在2008 年4 月的《天体物理学杂志》上。 根据分析,外星人对地球的认识应该包括地球表面分为陆地和海洋,此外,“他们”也可能会对地球气候的动力学系统有一些了解。参与研究的MIT 物理学和行星科学副教授Sara Seager表示:“或许外星人正在关注我们,并试图研究地球的旋转速率和日长。” Seager 和西班牙卡纳利天文物理研究所的同事以及美国佛罗里达大学的Eric Ford 一道,深入研究了如果利用未来更加强大的望远镜,地球和外星天文学家们将能够获取遥远的有生命行星的哪些信息。 事实上,天文学家的许多外星行星发现都不是观测行星本身得到的,而是通过研究确定行星对其所围绕恒星施加的影响。即使利用目前最先进的望远镜,人类也只能直接看到外星行星的单一光点,除亮度和颜色外没有任何细节。不过,未来的一些照相机或望远镜有望得到几百万像素的图像。 Seager 表示:“我们研究的目的就是要看看人类未来能从这些有限的数据中获得多少信息。”研究结果表明,即使只有一个行星光点,也可能根据它随时间的变化提取和收集大量的信息。研究人员发现,他们分析数据的方式可以适用于拥有陆地、液态表面以及大气云层的任何行星,而不论它们分别是由何种物质构成的。比如,土星的卫星泰坦上拥有的液态甲烷或者一些炽热星球上的熔融硅酸盐海洋,在巨大的空间中并无太大差别。不过,该方法有一个约束条件,就是云层不能将行星整个覆盖起来,因此,对于类似泰坦和金星的行星而言,新的分析方法可能并不适合。 通过分析地球气象卫星数据,研究人员掌握了新方法的关键之处:尽管行星云层会每日变化,但总会有一种相对恒定的行星整体模式,比如陆地的干旱和多雨区域。当行星光点周期性地出现亮度增加,或者特定区域有规律地被云团覆盖,天文学家就能探测到该行星重复的模式,从而计算出行星的自转周期(日长)。而一旦行星的日长被确定,该周期内的任何波动或改变都能揭示该行星的气候变化模式,这主要是通过对比云团实际位置与通常位置的差异来得到的。Seager 表示,尽管目前还没有任何正在运转的望远镜能够满足最新提出的方法,但NASA 计划2009 年启动的开普勒望远镜有望发现数十乃至数百个类地行星。而到那时,更多的先进空间望远镜,如NASA 的类地行星发现者号(Terrestrial Planet Finder,简称TPF),将能进一步这些行星的自转、气候及大气组成。 -------------------------------------------出处:http://www.newscience.net.cn/Math%26Physics/astronomy/219.html
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