黑洞火牆可能太熱而無法「燃燒」？

弦論學家想通過熄滅圍繞黑洞的火牆來消除黑洞悖論問題。儘管愛因斯坦描述黑洞能扭曲時空，但它看起來卻很簡單，小孩子都能畫出來。黑洞中心處有一個點，遠一點的地方是個完美的球面邊界，結構就是這樣簡單。這個無限緻密、不可思議的小點——奇點，扭曲的空間如此巨大，以至於在它附近的任何東西都會直接掉入其中，而後留下成為真空。球形邊界標誌著事件視界，即真空和宇宙其餘部分之間的不可返回點。但根據愛因斯坦的引力理論，如果宇航員不幸地穿越視界時，並不會立即注意到視界。

修正後的提議將用弦球取代黑洞。圖片：John Kieltyka

俄亥俄州立大學物理學家薩米爾·馬瑟說：這就像窗外的地平線，如果你真的走過去，會發現什麼都沒有。由四名物理學家組成的研究小組首先接受了斯蒂芬·霍金提出關於落入黑洞的物質會發生什麼變化的難題，並將其顛倒過來。他們沒有堅持讓宇航員通過視界，而是優先考慮量子力學的一個關鍵假設：信息像物質和能量一樣，永遠不能被摧毀。這一變化最終推動了視界從數學邊界向物理目標轉變，他們將其生動地命名為「火之牆」。

加州大學聖巴巴拉分校物理學家唐納德·馬洛夫是四位合作者之一，這一爭論在理論物理學界引起了軒然大波，就好像製圖家們認為地球赤道實際上是一堵紅磚砌成的牆，而不是地圖上虛構的一條線。然而邊界上的結構並沒有讓馬瑟感到震驚，十多年來他一直認為黑洞實際上是一個弦球(從弦理論)，而且有炙熱、模糊的表面，當你離它越來越近的時候，溫度就會越來越高，這就是它為什麼會燃燒。近年來，馬瑟一直在完善關於「模糊球」的描述，他最近的計算帶來了些許好消息。

圖片：Olena Shmahalo/Quanta Magazine

當把弦理論取代粒子應用到密度極高的物體上時，模糊球就會隨之出現。給粒子充能，它只能加速運動，但是弦會伸展和膨脹。把這種擴展能力與假設額外維度的附加靈活性相結合，當足夠多的弦進入到一個小空間時，弦就會開始鬆動，而後它們會形成一個模糊球，從遠處看就像一個普通黑洞，它的大小(對於給定的質量)與黑洞相差無幾，並且發出的「霍金輻射」與所有黑洞發出的「霍金輻射」一模一樣。微凹凸不平的表面改變了它發射粒子的方式，並決定了霍金信息之謎。它更像是一顆行星，將其他任何東西從那個表面放射出來。

馬瑟的新研究延續了2014年的觀點，該觀點提出了一個問題：如果掉到一個超大質量的模糊球上，會發生什麼事？在這種情況下，引力可以支配一切。假設存在這個約束條件，馬瑟和其合作者發現進入其中的粒子幾乎沒有任何機會撞向一個向外發射的霍金輻射粒子。模糊球的表面溫度很高但它吸收新物質方式阻止了任何物體靠近到足以燃燒的程度，所以應該能夠到達其表面。馬洛夫回應中等大小的模糊球仍然可以用其他方式炙烤。

它不會以那麼快的速度將其拖入其中，在低能量碰撞中，重力以外的力量也能使受到淺層灼傷。馬瑟的研究小組最近對在《高能物理學》上發表的新計算方法進行了更詳細的研究。得出結論：對於一個中等質量、大小近似於太陽的模糊球來說，粒子撞擊輻射粒子的總概率比以前略高，但仍然接近於零。研究表明，在燃燒之前，必須將模糊球縮小到比納米級小1000倍。粒子或多或少可以完整到達模糊球表面，但仍然要面臨致命的拉伸。這個理論最終甚至可能復原愛因斯坦設想畫面，即穿越邊界的平滑通道，儘管它是一種扭曲的形式。

可能還有這樣一種情況出現，在水面上撞擊前進，同時感覺自己好像在穿過空地。如果你跳到模糊球上方，就會被分裂成小弦。通常認為粒子開始分裂時，粒子就不再是粒子了。然而在弦理論中，一種奇怪的二元性使粒子的弦以一種有序方式分散在模糊球上，這樣既保留了它們之間的聯繫，如果仔細觀察弦在做什麼，你會發現它們實際上在一個非常連貫的球里擴散。這個模型完全依賴於一個沒有實驗證據的數學框架——弦理論。更重要的是，即使是弦理論也無法處理模糊球的混亂。

英國南安普敦大學的弦理論學家瑪麗卡·泰勒說：物理學家們關注的是一些非自然例子，比如有高度組織、極端特徵的極寒物體。馬瑟的計算是探索性的，是從簡單模型的共同特徵中得出的近似概括。下一步是從弦的角度來描述模糊球表面的理論。儘管如此，她還是同意從弦論的角度來看，熱火牆的想法總很可疑。就好像你突然從『我非常開心』轉變為『哦，我的天啊，我徹底完蛋了』這讓人難以接受。馬瑟的黑洞模型只是解決霍金難題的眾多策略之一，並不能保證任何認都能有由此找到正確答案，也許現實世界比我們想像的還要瘋狂，也許只是我們還難以理解。

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