關(guān)于通信方面的猜想

1、黑洞與通信猜想摘要黑洞是現(xiàn)代物理學(xué)和天文學(xué)中研究的一個(gè)熱點(diǎn)。本文重點(diǎn)討論了黑洞的概念、形成過程、種類、性質(zhì)和特點(diǎn)以及它的消亡，給出了黑洞存在的依據(jù)；明確了研究黑洞的重大意義；接下來用量子糾纏理論猜想了一種在黑洞里通信的方式，這僅僅是一個(gè)猜想，現(xiàn)階段的技術(shù)不可能實(shí)現(xiàn)。最后是總結(jié)與心得體會(huì)。 關(guān)鍵字：宇宙大爆炸，黑洞，引力塌縮，量子糾纏，通信一 宇宙大爆炸理論 我們從哪里來？宇宙是什么樣的？這是自有人類以來的永恒疑問。從托勒密的地心說到哥白尼的日心說，再到十七世紀(jì)，開普勒、胡克等人繼續(xù)為太陽系勾勒大概的輪廓，最終偉大的牛頓建立了完美的經(jīng)典力學(xué)大廈。但是用牛頓力學(xué)解釋宇宙有個(gè)致命的疑問，如果萬有引力

2、是正確的，為什么星系不會(huì)因?yàn)槿f有引力聚攏到一起？要解決這個(gè)問題，要從哈勃的發(fā)現(xiàn)說起。 光是一種電磁波，根據(jù)多普勒效應(yīng)，恒星如果向地球而來，則光頻上升，光長波向短波移動(dòng)，稱為藍(lán)移。若恒星遠(yuǎn)離地球而去，則光頻下降，光短波向長波移動(dòng)，稱為紅移。如果宇宙是穩(wěn)定的，遠(yuǎn)離我們的恒星數(shù)目和向我們而來的恒星數(shù)目應(yīng)該差不多。而哈勃的觀測表明，絕大多數(shù)恒星都發(fā)生紅移，而且距離越遠(yuǎn)的恒星遠(yuǎn)離的速度越快。這個(gè)發(fā)現(xiàn)非同小可，似乎暗示地球又成了宇宙的中心了，其實(shí)不然。打個(gè)比方，就像氣球上任意兩個(gè)點(diǎn)，吹氣球時(shí)，隨著氣球的膨脹，氣球上任意兩個(gè)點(diǎn)間的距離會(huì)迅速拉大，但氣球上任意一點(diǎn)都不是中心。所以結(jié)論是：我們的宇宙正在膨脹。如

3、果宇宙現(xiàn)在正在膨脹，那么沿時(shí)間回溯，以前宇宙肯定比現(xiàn)在小，則肯定有那么一個(gè)時(shí)刻，宇宙中所有東西都聚集在一起，宇宙必然有個(gè)起點(diǎn)！ 根據(jù)霍金的宇宙理論，宇宙是在一次大爆炸中產(chǎn)生的。大爆炸開始時(shí)，宇宙體積被認(rèn)為是零，所以是無限熱。但是，輻射的溫度隨著宇宙的膨脹而降低。宇宙誕生1微秒后，隨宇宙膨脹，溫度下降到1萬億度，光開始轉(zhuǎn)化成最基本的物質(zhì)，如電子、正電子、中子、質(zhì)子、中微子等。大爆炸后的1秒鐘，溫度降低到約為100億度。此刻宇宙主要包含光子、電子和中微子和它們的反粒子，還有一些質(zhì)子和中子。在大爆炸后的大約100秒， 溫度降到了10億度，也即最熱的恒星內(nèi)部的溫度。在此溫度下，質(zhì)子和中子不再

4、有足夠的能量逃脫強(qiáng)核力的吸引，所以開始結(jié)合產(chǎn)生氘（重氫）的原子核。然后，氘核和更多的質(zhì)子中子相結(jié)合形成氦核，還產(chǎn)生了少量的兩種更重的元素鋰和鈹。 大爆炸后的幾個(gè)鐘頭之內(nèi)， 氦和其他元素的產(chǎn)生就停止了。之后的100萬年左右，宇宙僅僅只是繼續(xù)膨脹，沒有發(fā)生什么事。最后，一旦溫度降低到幾千度，電子和核子不再有足夠能量去抵抗它們之間的電磁吸引力，它們就開始結(jié)合形成原子。宇宙作為整體，繼續(xù)膨脹變冷，但在一個(gè)略比平均更密集的區(qū)域，膨脹就會(huì)由于額外的引力吸引而慢下來。在一些區(qū)域膨脹會(huì)最終停止并開始坍縮。當(dāng)它們坍縮時(shí)，在這些區(qū)域外的物體的引力拉力使它們開始很慢地旋轉(zhuǎn)；當(dāng)坍縮的區(qū)域變得更小，它會(huì)自轉(zhuǎn)得更快正如在

5、冰上自轉(zhuǎn)的滑冰者，縮回手臂時(shí)會(huì)自轉(zhuǎn)得更快；最終，當(dāng)這些區(qū)域變得足夠小，自轉(zhuǎn)的速度就足以平衡引力的吸引，碟狀的旋轉(zhuǎn)星系就以這種方式誕生了。另外一些區(qū)域剛好沒有得到旋轉(zhuǎn)，就形成了叫做橢圓星系的橢球狀物體。隨著時(shí)間流逝，星系中的氫和氦氣體被分割成更小的星云，它們在自身引力下坍縮。當(dāng)它們收縮時(shí)，其中的原子相碰撞，氣體溫度升高，直到最后，熱得足以開始熱驟變反應(yīng)。這些反應(yīng)將更多的氫轉(zhuǎn)變成氦，釋放出的熱升高了壓力，因此使星云不再繼續(xù)收縮。它們會(huì)穩(wěn)定地在這種狀態(tài)下停留一段很長的時(shí)間，直至它們將氫用光；然后，它們會(huì)稍微收縮一點(diǎn)。當(dāng)它們進(jìn)一步變熱，就開始將氦轉(zhuǎn)變成像碳和氧這樣更重的元素。一些恒星接近生命終點(diǎn)時(shí)產(chǎn)生

6、的重元素就拋回到星系里的氣體中去，為下一代恒星提供一些原料。大部分氣體形成了恒星或者噴到外面去，但是少量的重元素集聚在一起，形成了像我們的地球這樣的、現(xiàn)在繞太陽公轉(zhuǎn)的物體，于是我們的地球便產(chǎn)生了。二黑洞簡介2.1 黑洞的概念“黑洞”是20世紀(jì)最具有神奇色彩的物理術(shù)語之一，形象而多少帶有恐怖色彩的字眼使人聯(lián)想到它猶如一頭猛獸，具有強(qiáng)大的勢力范圍，只要周圍物體一旦進(jìn)入其勢力范圍之內(nèi)都會(huì)被其吞噬掉。黑洞最初僅僅是一種理論推理演繹的數(shù)學(xué)模型，但是隨著科學(xué)的發(fā)展，在宇宙中逐步得到了證實(shí)，人們不得不承認(rèn)黑洞的存在。經(jīng)典的“黑洞”概念源于1783年，是按照牛頓力學(xué)定理推導(dǎo)出的一種極限模型。由牛頓理論可知：物

7、體脫離地球地心引力作用的第二宇宙速度。由此公式可知道，當(dāng)足夠大時(shí)，可導(dǎo)致V接近光的傳播速度C，任何物體都不能逃逸，連光也不可能逃逸。20世紀(jì)的黑洞源于1915年愛因斯坦建立的廣義相對論。廣義相對論在研究引力對光的作用的基礎(chǔ)上所建立的引力場方程描述了引力場的完整時(shí)空結(jié)構(gòu)。在廣義相對論中黑洞被定義為不能與外界宇宙空間相互交流的區(qū)域，這個(gè)區(qū)域的邊界稱為黑洞表或者事件視界。從廣義相對論力場方程的特解可以得出這種完整時(shí)空結(jié)構(gòu)的特殊區(qū)域，落入該區(qū)域的任何物質(zhì)都將被之吞噬，這種特殊的時(shí)空區(qū)域即稱為“黑洞”。黑洞是一個(gè)質(zhì)量相當(dāng)大、密度相當(dāng)高的天體，它是在核能耗完后而發(fā)生引力的塌縮形成的。根據(jù)牛頓力學(xué)理論甚至光

8、也無法逃逸出此區(qū)域，故名把這個(gè)天體稱為黑洞。2.2 黑洞的形成 要了解黑洞是如何形成的，我們先對恒星生命過程作以簡單了解：眾所周知：通常的恒星是靠萬有引力的吸引效應(yīng)將物質(zhì)聚集在一起的。同時(shí)恒星內(nèi)部的熱核反應(yīng)所產(chǎn)生的大量熱能造成粒子的劇烈運(yùn)動(dòng)而形成排斥效應(yīng)，當(dāng)這兩種效應(yīng)達(dá)到穩(wěn)定平衡時(shí)候，恒星將會(huì)塌縮。但是，由于熱核反映能量逐漸消耗，以至耗盡，恒星就會(huì)冷卻下來，萬有引力的作用大于排斥效應(yīng)的作用使恒星發(fā)生塌縮。原子的殼層將被壓碎形成原子核在電子海洋中的漂浮狀態(tài)。這時(shí)電子之間的斥力與恒星自身引力相比處于劣勢地位，恒星將發(fā)生塌縮，體積減少，導(dǎo)致塌縮的密度是非常大的。2.2.1 白矮星的形成由于恒星熱反應(yīng)

9、停止以后，輻射壓力減少，使恒星發(fā)生收縮，在收縮過程中，核內(nèi)高溫使物質(zhì)發(fā)生電離。星體內(nèi)部充滿電子，由于電子服從泡利不相容原理，物質(zhì)粒子靠的十分接近時(shí)候不能具有完全相同的狀態(tài)，即兩個(gè)相同的自旋為1/2的粒子不可能同時(shí)具有相同的位置與速度，這將導(dǎo)致粒子在吸引、接近的過程中產(chǎn)生很強(qiáng)的斥力平衡，按照相對論理論，粒子之間的相對速度不能超過光速。由泡利不相容原理產(chǎn)生的斥力就有上限。經(jīng)過計(jì)算這種斥力上限為1.4個(gè)太陽質(zhì)量，稱為錢德拉卡極限。當(dāng)恒星質(zhì)量小于1.4倍的太陽質(zhì)量時(shí)，電子簡并壓可以完全抗衡引力，阻止恒星進(jìn)一步塌縮，從而形成白矮星。2.2.2 中子星的形成根據(jù)萬有引力公式公式可知，一顆恒星的質(zhì)量越大，引

10、力就越強(qiáng)。對于質(zhì)量不太大的恒星而言，塌縮的速度還不算快，若恒星質(zhì)量大于1.4個(gè)太陽質(zhì)量，則電子之間的簡并壓就不能抗拒引力塌縮，導(dǎo)致星體密度繼續(xù)增加，當(dāng)溫度足夠高時(shí)候，高能光子把原子核分裂成質(zhì)子和中子，質(zhì)子又與電子結(jié)合成中微子，使得星體內(nèi)部存在大量中子。中子也服從泡利不相容原理，出現(xiàn)附加壓強(qiáng)，稱為中子簡并壓。經(jīng)過計(jì)算這種斥力上限為2-3個(gè)太陽質(zhì)量，稱為奧本海默極限。當(dāng)恒星的質(zhì)量大于錢德拉卡極限而小于奧本海默極限時(shí)，形成中子星。2.2.3 黑洞的形成 如果恒星的質(zhì)量超過奧本海默極限，則沒有任何力量能夠抵制住強(qiáng)大的引力，星體將塌縮到自身的引力半徑之內(nèi)，從而形成黑洞。從超新星爆發(fā)的角度來看，星體塌縮是

11、一種非常猛烈的過程，爆炸崩掉恒星的外殼，同時(shí)產(chǎn)生指向星體中心的巨大壓力，使星體的中心部分形成黑洞。除恒星塌縮以外，形成黑洞還有其他途徑。例如，在星系的中心聚集著億萬顆太陽和別的物質(zhì)，在演化過程中很可能發(fā)生物質(zhì)收縮和恒星之間的碰撞，從而形成巨大質(zhì)量的星級黑洞。2.3 黑洞的一些特點(diǎn) 2.3.1 黑洞的力學(xué)特征黑洞的定義應(yīng)該是這樣的：它是一個(gè)時(shí)空區(qū)域，其中引力場是十分強(qiáng)大的，以至于任何物質(zhì)都不能逃逸出去，它具有非常高的物質(zhì)密度，它的體積有施瓦西半徑來確定。由于黑洞中心是一個(gè)奇點(diǎn)，其密度遠(yuǎn)比其他物體的密度大得多，幾乎無法用數(shù)字描述，它的視界就是施瓦西半徑所確定的界面。黑洞也能產(chǎn)生潮汐引力，其大小決定

12、于黑洞物質(zhì)的密度，密度越低黑洞外部時(shí)空彎曲越小。黑洞另一個(gè)特征，是在它的視界面上引力為零。用經(jīng)典觀點(diǎn)來說，就是在視界上，離心力與引力抵消。2.3.2黑洞對時(shí)間的空間的影響 依照愛因斯坦的相對論，重力會(huì)使時(shí)間慢下來。因此不難想象：當(dāng)我們接近黑洞的時(shí)候，由于受到極強(qiáng)的重力效應(yīng)，時(shí)間會(huì)慢下來，甚至有可能在我們接近到黑洞的某個(gè)范圍內(nèi)，當(dāng)經(jīng)過一秒鐘時(shí)，外界已過百年。若是把時(shí)鐘放在重力微弱的地方（例如地球）是很難測出重力對時(shí)間的影響的。但若是把時(shí)鐘放在重力強(qiáng)大，如黑洞那里，則可能見到重力對時(shí)間的影響，至于影響之大小則又依觀察者位置的不同而不同。對于掉入黑洞的人來說，重力增大會(huì)使他對事物的認(rèn)識加快，他會(huì)覺得

13、他被黑洞吸了進(jìn)去，一下子就到了“底”。但對于位于遠(yuǎn)方的不受黑洞影響的觀察著而言，他看到的情況恰恰與此相反。在他眼中，那位不幸掉入黑洞的人的行動(dòng)似乎動(dòng)得很慢，而且好像越接近黑洞，就移動(dòng)的越緩慢。原因是，根據(jù)相對論的預(yù)測，黑洞強(qiáng)大的重力會(huì)使時(shí)間延緩下來，所以那個(gè)黑洞邊的人似乎永遠(yuǎn)都還沒掉落到底。在最底下的地方，所有的質(zhì)量和能量都被減縮為極小的點(diǎn)，空間消失，時(shí)間也停止了。黑洞內(nèi)應(yīng)用外界的一切物理定律都宣告無效。由于引力的存在，時(shí)空不再是我們多少年以來的那種概念空間笛卡爾坐標(biāo)描述，空間變的彎曲了，時(shí)間也不再是絕對的了，而是變得有彈性，甚至一定情況發(fā)生凍結(jié)。特別是在高密度集中的區(qū)域，空間彎曲更為明顯?？?/p>

14、學(xué)家發(fā)現(xiàn)，一個(gè)遙遠(yuǎn)的星體發(fā)出光線，在通過很長的距離傳到我們的地球時(shí)，我們同時(shí)可以看到幾個(gè)像，這就是因?yàn)楣饩€在傳播的過程中，受到沿途其他星體（質(zhì)量）引力作用，使光線產(chǎn)生了偏折的原因。土 圖1 太陽引力使恒星傳到地球的光線發(fā)生偏折2.4 黑洞的種類和性質(zhì)黑洞雖然神秘，但是黑洞結(jié)構(gòu)、種類、性質(zhì)并不是過于復(fù)雜。因?yàn)闊o論什么形態(tài)的物質(zhì)一旦進(jìn)入黑洞視界將轉(zhuǎn)化為黑洞的質(zhì)能，而最終研究黑洞，僅僅需要質(zhì)量、角動(dòng)量、電荷量。因此黑洞對前身物質(zhì)的形成或者成分沒有記憶作用。2.4.1 黑洞的種類按照習(xí)慣的分法，可以將黑洞分為“施瓦西”黑洞、“萊斯納”黑洞、“克爾”黑洞?！笆┩呶鳌焙诙词琴|(zhì)量呈對稱分布的強(qiáng)引力場，但不旋

15、轉(zhuǎn)、無角動(dòng)量、不帶電荷。視界半徑與區(qū)域內(nèi)質(zhì)量的關(guān)系為：?！叭R斯納”黑洞也是質(zhì)量呈對稱分布的強(qiáng)引力場，引力源靜止，有質(zhì)量M，也有電荷Q，其引力半徑為：?！翱藸枴焙诙疵枋龅氖琴|(zhì)量呈軸對稱分布的強(qiáng)引力場，它旋轉(zhuǎn)、具有角動(dòng)量，但沒有電荷。“克爾”黑洞的大小與形狀依賴旋轉(zhuǎn)速度，其視界半徑為：，其中L為單位質(zhì)量的角動(dòng)量。 2.4.2 黑洞的性質(zhì)1. 奇性定理克爾西黑洞和克爾紐曼黑洞都是嚴(yán)格對稱的，但是在實(shí)際當(dāng)中我們研究的星體幾乎都不是嚴(yán)格對稱的，這一事實(shí)導(dǎo)致了愛因斯坦引力方程無法求解。在上世紀(jì)60年代，牛津大學(xué)教授彭羅斯和劍橋大學(xué)教授霍金用整體微分幾何得出了幾個(gè)奇性定理，說明偏離球?qū)ΨQ的，質(zhì)量超過中子星上

16、限的星體塌縮最終結(jié)果必然出現(xiàn)奇點(diǎn)。由宇宙監(jiān)督假設(shè)理論，在自然界不存在沒有視界的裸露奇點(diǎn)，有奇點(diǎn)必然有視界，就存在黑洞，則質(zhì)量超過中子星上限的任何星體（不論是否嚴(yán)格對稱），其最后歸宿都成為黑洞。奇性定理證明了：真實(shí)的時(shí)間一定有開始，或者一定有結(jié)束，或者既有開始又有結(jié)束。2. 黑洞無毛定理按照黑洞的研究理論，黑洞是一個(gè)單項(xiàng)膜。無論什么樣的物質(zhì)只能進(jìn)入而不能出去。塌縮的結(jié)果都是一樣。原子內(nèi)的電子被質(zhì)子俘獲變成了相同的中子。所有進(jìn)入視界的物質(zhì)只能改變黑洞的質(zhì)量。最終的黑洞只需要質(zhì)量、角動(dòng)量、電荷這三個(gè)參量完全確定其時(shí)空結(jié)構(gòu)。這一結(jié)論稱為黑洞“無毛定理”。它是由惠勒最先提出，經(jīng)霍金等人證明。其定理的意義

17、告訴人們，黑洞與引力塌縮前的物質(zhì)種類無關(guān)，也與物體的形狀無關(guān)。引力塌縮丟失了幾乎全部信息。任何有關(guān)黑洞形成之前的大量復(fù)雜信息都不可能在黑洞形成之后知道，我們能夠得到的只是最終黑洞的質(zhì)量、旋轉(zhuǎn)速度、電荷量。3. 黑洞面積不減定理黑洞的邊界稱為“視界”，它是恰不能從黑洞逃逸的光線在時(shí)間空間的軌跡形成的。由施瓦西黑洞視界半徑：，其視界面積為，即面積與其質(zhì)量平方成正比。在經(jīng)典黑洞理論范圍內(nèi)，任何物質(zhì)（包括光子）都不能逃離黑洞，黑洞的質(zhì)量增大，其面積不會(huì)減少，顯然這符合視界面積不減定理。4. 黑洞的霍金輻射我們都知道真空是量子場系統(tǒng)的能量最低狀態(tài)。由于真空漲落，真空中不斷有各種各樣虛的正負(fù)粒子對產(chǎn)生，但

18、是不允許有實(shí)的負(fù)能態(tài)存在，正負(fù)離子對產(chǎn)生后很快消失，都不能直接觀測。但是，由于黑洞的單向膜不同于一般真空，在那里允許存在對于無窮遠(yuǎn)處觀測者的負(fù)能態(tài)。然而，在視界外部緊靠視界的地方，如果產(chǎn)生漲落，就有可能通過量子力學(xué)中的隧道效應(yīng)穿過邊界進(jìn)入洞內(nèi)，而正粒子跑到無窮遠(yuǎn)處，負(fù)粒子進(jìn)入黑洞，順時(shí)針運(yùn)動(dòng)落向奇點(diǎn)。于是粒子從黑洞逃逸出來，這就是著名的霍金輻射。2.5 黑洞的消亡 黑洞曾被認(rèn)為是宇宙最終的沉淀所：沒有什么可以逃出黑洞，它們吞噬了氣體和星體，質(zhì)量增大，因而洞的體積只會(huì)增大。黑洞會(huì)發(fā)出耀眼的光芒，體積會(huì)縮小，甚至?xí)?。?dāng)英國物理學(xué)家史蒂芬.霍金做此預(yù)言時(shí)，整個(gè)科學(xué)界為之震動(dòng)?；艚鸬睦碚撌鞘莒`感支

19、配的思維的飛躍，他結(jié)合了廣義相對論和量子理論。他發(fā)現(xiàn)黑洞周圍的引力場釋放出能量，同時(shí)消耗黑洞的能量和質(zhì)量（當(dāng)一個(gè)粒子從黑洞逃逸而沒有償還它借來的能量，黑洞就會(huì)從它的引力場中喪失同樣數(shù)量的能量，而愛因斯坦的質(zhì)能方程E=mc2表明，能量的損失會(huì)導(dǎo)致質(zhì)量的損失）。當(dāng)黑洞的質(zhì)量越來越小時(shí)，它的溫度會(huì)越來越高。這樣，當(dāng)黑洞損失質(zhì)量時(shí)，它的溫度和發(fā)射率增加，因而它的質(zhì)量損失得更快。這種“霍金輻射”對大多數(shù)黑洞來說可以忽略不計(jì)，而小黑洞則以極高的速度輻射能量，直到黑洞的爆炸。所有的黑洞都會(huì)蒸發(fā)，只不過大的黑洞蒸發(fā)得較慢，它們的輻射非常微弱，因此令人難以覺察。但是隨著黑洞逐漸變小，這個(gè)過程會(huì)加速，以至最終失控

20、。黑洞萎縮時(shí)，引力也會(huì)變陡，產(chǎn)生更多的逃逸粒子，從黑洞中掠奪的能量和質(zhì)量也就越多。黑洞萎縮的越來越快，促使蒸發(fā)的速度變得越來越快，周圍的光環(huán)變得更亮、更熱，最終黑洞就會(huì)在爆炸中毀滅。2.6 黑洞的存在理論“黑洞”是從預(yù)言產(chǎn)生的理論，如果不能證實(shí)其存在的真實(shí)性，理論就成了“無源之水”，關(guān)于黑洞存在的理論預(yù)言建立在以下幾點(diǎn)根據(jù)上：（1）自然界沒有任何力量可以支撐質(zhì)量為太陽質(zhì)量3倍以上的“冷”物質(zhì)（所謂“冷”物質(zhì)是指停止核反應(yīng)的物質(zhì)）以常規(guī)方式存在（所謂的常規(guī)方式是指原子、分子形式存在的方式）。（2）許多已經(jīng)觀測到的熱恒星的質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過太陽質(zhì)量3倍以上。（3） 科學(xué)家已經(jīng)根據(jù)中子星的脈沖輻射觀測到了

21、中子星，隨著時(shí)間的推移，中子星可以繼續(xù)塌縮。（4）大恒星消耗核燃料并且經(jīng)歷了塌縮的時(shí)間一般為幾百萬年，而銀河系已經(jīng)有100億的高齡，因而在銀河系里產(chǎn)生黑洞的年齡條件是成熟的 。基于以上幾點(diǎn)，我們可大膽而理智的預(yù)言黑洞的存在是真實(shí)的。2.7 黑洞的研究意義黑洞最初作為一種純數(shù)學(xué)理論模型，在沒有任何實(shí)驗(yàn)依據(jù)的情況下卻在理論上發(fā)展到了幾乎神乎其神的地步，這在科學(xué)史上是極為少見的。黑洞對物理學(xué)家具有如此神奇的魅力，這不僅僅是因?yàn)榕c宇宙起源和未來發(fā)展有著密切的關(guān)系，而且是因?yàn)樗顷P(guān)系到物理學(xué)基本理論未來發(fā)展的重要問題。自然界從來就沒有永恒的事物，黑洞也是如此。從恒星坍縮成黑洞，到最終以大爆炸的方式消亡再

22、產(chǎn)生新物質(zhì)，黑洞在不斷地演化著。按照黑洞理論，黑洞消亡時(shí)產(chǎn)生大爆炸的劇烈程度與自然界的基本粒子數(shù)目有關(guān)。如果我們能夠觀測到黑洞的爆炸，即使是間接地通過爆炸產(chǎn)生的高能射線，也將對基本粒子物理學(xué)產(chǎn)生最直接的影響。黑洞以大爆炸的方式消亡，這使人們再次聯(lián)想到了宇宙的大爆炸理論。1965年美國物理學(xué)家羅杰·彭羅斯指出：大質(zhì)量恒星在自身引力下不斷坍縮，最終將會(huì)出現(xiàn)體積趨于零，密度無限大的狀態(tài)，這種狀態(tài)稱為“奇點(diǎn)”。對于奇點(diǎn)所有的物理定律已不成立。然而，奇點(diǎn)極有可能是創(chuàng)造新物質(zhì)，新宇宙的起點(diǎn)，我們的宇宙或許就起源于奇點(diǎn)。研究黑洞消亡發(fā)生爆炸時(shí)如何產(chǎn)生粒子與研究宇宙大爆炸最初如何產(chǎn)生粒子，似乎有著異

23、曲同工之處。這意味著研究黑洞的演化與研究宇宙的演化存在著一種必然的聯(lián)系。三黑洞中的通信猜想 盡管現(xiàn)在人類還沒有真正的觀測到黑洞，但是我們可以通過理論知識猜想如果人類進(jìn)入黑洞之后的情形。假設(shè)一個(gè)人不斷地靠近一個(gè)黑洞，由于他身體的不同部分承受的吸引力不同，他的身體將會(huì)被拉長，他的動(dòng)作在外人看來越來越慢，而且越靠近黑洞，他的身體會(huì)被拉的越長，動(dòng)作越來越慢。當(dāng)他來到奇點(diǎn)的時(shí)刻，他會(huì)一下子突然消失在觀測者的視線中，再也出不來了。假設(shè)這個(gè)人進(jìn)入黑洞之后還活著，他如何把他感受到的東西傳達(dá)給外部的觀測者？這就涉及到了在黑洞中的通信問題！我們可以提出一些設(shè)想！3.1 量子糾纏簡述量子糾纏（quantum ent

24、anglement），又譯量子纏結(jié)，是一種量子力學(xué)現(xiàn)象，其定義上描述復(fù)合系統(tǒng)（具有兩個(gè)以上的成員系統(tǒng)）之一類特殊的量子態(tài)，此量子態(tài)無法分解為成員系統(tǒng)各自量子態(tài)之張量積。量子糾纏是粒子在由兩個(gè)或兩個(gè)以上粒子組成系統(tǒng)中相互影響的現(xiàn)象，雖然粒子在空間上可能分開。糾纏是關(guān)于量子力學(xué)理論最著名的預(yù)測。它描述了兩個(gè)粒子互相糾纏，即使相距遙遠(yuǎn)距離，一個(gè)粒子的行為將會(huì)影響另一個(gè)的狀態(tài)。當(dāng)其中一顆被操作（例如量子測量）而狀態(tài)發(fā)生變化，另一顆也會(huì)即刻發(fā)生相應(yīng)的狀態(tài)變化 。尼爾斯·玻爾將量子糾纏稱為“鬼魅似的遠(yuǎn)距作用”（spooky action at a distance）。但這并不僅僅是個(gè)詭異的預(yù)測，而是已經(jīng)在實(shí)驗(yàn)中獲得的現(xiàn)象，科學(xué)家希望能夠建造量子計(jì)算機(jī)，利用粒子糾纏進(jìn)行超高速計(jì)算。傳統(tǒng)認(rèn)為光速最快，但2015-03-06新聞稿“中科大實(shí)現(xiàn)量子瞬間傳輸技術(shù)重大突破”報(bào)道：中國科技大學(xué)潘建偉教授主持的量子隱形傳態(tài)研究項(xiàng)目組2013年測出，量子糾纏的傳輸速度至少比光速高4個(gè)數(shù)量級。在量子糾纏的幫助下，帶傳輸量子攜帶的量子