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  • 信息守恒定律

    王存臻主席无限宇宙第一领袖世界最伟大的科学家首次提出宇宙信息守恒定律。他在1987年撰写的论文《宇宙统一论纲要》(宇宙统一论研究1987年10月第1期)中第一次阐明宇宙信息守恒定律。他和北京师范大学教授严春友博士生导师在合著的学术专著《宇宙全息统一论》和《宇宙统一科学》(1988年山东人民出版社出版)中,进一步科学的论证了宇宙信息守恒定律的正确性。世界著名科学家霍金在2004年用他对宇宙黑洞的最新研究结果,从物理学和宇宙学方面证明了信息守恒定律的正确性。

    编辑摘要

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    (图)信息守恒定律信息守恒定律

    信息守恒定律,就是说信息是不灭的,既不能凭空产生,也不会自动消灭。它就象种子里面基因一样,存在隐性和显性等多种形式。种子里的基因是一种隐性的形式,长成植株是基因表达成显性形式,因其植株蓝图的信息早就存在于基因里面了。19世纪时,科学家发现了能量守恒定律。如同19世纪时科学家确定能量守恒一样,20世纪的许多科学家提出了信息守恒。假如这个说法成立,那么,无可疑问,“信息守恒定律”将成为科学界最为重要的定律。也许,信息守恒定律比质量守恒定律和能量守恒定律的意义更为深远。

    黑洞悖论/信息守恒定律 编辑

    (图)信息守恒定律霍金

    20世纪时,天文学家发现了黑洞。黑洞是只允许物质进入而不允许物质出来的一种特殊的天体系统。除了质量、角动量、电荷,人们不可能从其得到其他任何的信息。其后,天文学家又发现,一个黑洞在吸引其他恒星的物质时,并不是一下子就吸引过去的,而是在看不见的周围先形成一个会转的物质盘、叫做吸积盘。另外一个恒星的物质先打到这个盘上去,这个盘上的物质才像螺旋一样进入到黑洞之中。这些现象已为观察所证实。

    原先,人们认为,所有的物质和能量经过黑洞时都会永远地消失。40年前,人们开始认真地思考黑洞,认为,外人——黑洞外的观测者能够获得的黑洞的信息只有质量、角动量、电荷。这意味着,如果你用任何一种物质来做成黑洞,比如用压碎的听装啤酒瓶、压扁的恒星、还是其它什么,外人都无法分辨出,黑洞里面到底是些什么东西。 然而,在1974年,霍金结合量子力学和相对力学的理论,指出,黑洞并非全黑——黑洞能够辐射,这就是著名的霍金辐射。黑洞在辐射过程中,将能量辐射出去。这意味着,黑洞将逐渐缩小,并在最后的爆炸中,结束生命。

    霍金30年前的理论认为,从量子力学的角度来考虑,黑洞是能够辐射的。由于量子作用,啤酒黑洞物质、恒星黑洞物质等都会辐射、蒸腾、四溢。问题在于,霍金原先的计算显示了,其蒸腾完全属于热效应。这就意味着,它不应该包含任何的信息,即啤酒黑洞物质和恒星黑洞物质的辐射没有任何的差别。所以,当黑洞变得越来越小,最后蒸发到没有时,这就意味着,它已丢失了全部的信息。并且,到了变化的末端时,它已无法复原那些信息。” 

    30年来,霍金坚持认为,“信息守恒定律”在黑洞里失效。“在黑洞里,信息确实丢失了。如果它丢失了,它会进入另外一个空间,这个空间称作婴儿宇宙,顾名思义,婴儿宇宙来自我们的这个宇宙。” 从上可见,说黑洞完全看不见是不对的,至少不是全对的。但又认为,黑洞的信息的确是很难出来的。 这种理论从诞生之初就遇到了麻烦:它同很多科学家坚持的“信息守恒定律”互为矛盾。这个问题曾一度被人们称之为“黑洞悖论”。

    霍金的黑洞理论引起的激烈争执就是,“信息”在黑洞中是否能够保、守恒。大多数的物理学家都认为,任何信息都不能被破坏,否则将违背因果律,“出于对因果关系的深信不疑,在给出初始条件的情况下,物理学的工作就是通过过去预知未来。”这意味着,如果信息被破坏了——如同霍金30年前的理论所说的,未来就根本无法通过信息来预知。

    黑洞信息守恒/信息守恒定律 编辑

    (图)信息守恒定律黑洞

    2004年7月21日,在爱尔兰都柏林举行的“第17届国际广义相对论和万有引力大会”上,英国传奇科学家斯蒂芬·霍金教授宣布了他对宇宙黑洞的最新研究结果,霍金的态度来了个180度转弯,表示自己原来的观点错了,信息应该守恒:黑洞并非如他和其他大多数物理学家以前认为的那样,对其周遭的一切“完全吞食”,事实上被吸入黑洞深处的物质的某些信息实际上可能会在某个时候释放出来:信息守恒。

    原因是先前把黑洞想得太理想化了,把黑洞热辐射也想得太理想化了。不过,霍金一直没有给出严格的证明来支持自己的新观点。索恩表示此事不能由霍金一个人说了算,他仍坚持信息不守恒的看法。普瑞斯基则表示没有听懂霍金的演讲,不明白自己为什么赢了。目前,这一牵扯到量子论基础的敏感问题还远未解决。

    黑洞不是一颗死亡了的星体,它具有丰富的内涵。黑洞的霍金辐射理论表明,黑洞不仅具有一般的力学性质,而且具有量子性质和热性质。如果黑洞的辐射谱为严格的黑体谱,则黑洞辐射过程中信息丢失。Parikh和Wilczek认为,黑洞的霍金辐射的确可以看成是一种量子效应,但辐射粒子贯穿的势垒不是预先存在的,而是由出射粒子自身产生的。他们的研究结果支持信息守恒。

    黑洞理论的研究已经超出了黑洞本身,它不仅通过信息疑难触及了量子论的重要基石——幺正性,而且掀开了探讨时间性质的新篇章。黑洞内部有一个奇点,那是时间终结的地方。大爆炸宇宙有一个初始奇点,那是时间开始的地方。彭若斯和霍金曾经证明过一个“奇性定理”,该定理表明,任何一个真实的时空都一定存在奇点,即一定存在时间有开始或终结的过程。时间有没有开始和结束,原本是哲学家神学家议论的话题,现在经过对黑洞和宇宙的研究,这一话题被纳入了物理学的领域。

    宇宙学家相信,太空中有许多类型的黑洞,从质量相当于一座山的小黑洞,到位于星系中央的超级黑洞,不一而足。科学家过去认为,从巨大的星体到星际尘埃等,一旦掉进去,就再不能逃出,就连光也不能“幸免于难”。而霍金教授关于黑洞的最新研究有可能打破这一结论。经过长时间的研究,他发现,一些被黑洞吞没的物质随着时间的推移,慢慢地从黑洞中“流淌”出来。 霍金关于黑洞的这一新理论解决了关于黑洞信息的一个似是而非的观点,他的剑桥大学的同行都为此兴奋不已。过去,黑洞一直被认为是一种纯粹的破坏力量,而现在的最新研究表明,黑洞在星系形成过程中可能扮演了重要角色。

    黑洞研究/信息守恒定律 编辑

    (图)信息守恒定律信息守恒定律

    20世纪80年代以后,黑洞研究的重点逐渐从温度转向信息佯谬。人们早已知道,黑洞外部观测者会失去形成黑洞以及后来落入黑洞的物质的几乎全部信息,这就是“无毛定理”。所谓“毛”是指“信息”。黑洞只剩下总质量、总电荷和总角动量3根“毛”可以被外界探知。

    人们最初认为,虽然外部观测者不能探知黑洞内部物质的信息,但这些信息并没有从宇宙中消失,只不过隐藏在了黑洞的内部。霍金辐射发现之后,人们知道黑洞中的物质最后将全部转化为热辐射,而热辐射几乎不带出任何信息。这样,形成和落入黑洞的物质的信息将从宇宙中消失,信息不再守恒,不仅重子数守恒、轻子数守恒等定律不再成立,量子论的幺正性也将受到破坏。面对如此严重的理论困难,物理学家展开了激烈的争论。理论物理学家大都相信信息守恒,坚信幺正性这一量子论的基石不会被破坏。

    总之,信息应该守恒。以霍金和索恩为代表的相对论专家则认为信息不一定守恒,幺正性完全有可能被破坏。为此,霍金和索恩与坚信信息守恒的普瑞斯基打赌。

    如同19世纪的科学家断定了能量守恒定律一样,20世纪的许多科学家提出了信息守恒一说——假如这个说法成立,那么“信息守恒定律”无疑将成为科学界最为重要的定律,也许比物质,能量守恒定律的意义更为深远,霍金的黑洞理论引起的激烈争执就是“信息”在黑洞中是否能够保存“守恒”。

    参考资料/信息守恒定律 编辑

    [1] 酷客知道 http://zd.ku13.cn/view/?2156258.htm

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