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我们的宇宙有可能是遥远宇宙的全息投影？有趣的解读！( 二 )

黑洞


老者微笑道：“数字越小越基础嘛 。 我觉得它是整个物理学大厦的根基 ， 把它叫作第一定律甚至第零定律都不能彰显其重要性 。 不过 ， 我们还是回到黑洞 ， 看看老鼠的信息藏在哪里？”
老者在黑板上画了一个点 ， 说：“这是一个质量相当于一颗灰尘的微型黑洞 。 现在我们往里面放一点信息 ， 也就是丢一个光子进去 。 这时 ， 黑洞的质量增加了 ， 它的体积和表面积都会增加 。 ”
猫表示可以理解 。 然后老者接着说：“如果我们继续往里面丢光子 ， 这个黑洞就会继续增长 。 当然我们不用真地这么做 。 数学可以帮我们计算出 ， 我们向黑洞输入的信息量与黑洞的增长有什么关系 。 ”
老者严肃地看着猫 ， 慢慢地说：“计算结果是：黑洞可以容纳的信息和黑洞的视界面积成正比 。 ”
一分钟以后 ， 猫捡起掉在地上的下巴 ， 大喊道：“怎么可能？信息在黑洞内部 ， 黑洞能容纳的信息应该和黑洞的体积成正比吧？”
老者面无表情地说：“你可以不相信我 ， 但是不能不相信数学 。 ”
听到“数学”这个恐怖的词 ， 猫屈服了 ， 选择了接受这个结果 。 它想了半天 ， 迟疑地说：“这个结果是不是在暗示信息就在黑洞表面？”
老者点点头说：“不是暗示 ， 我相信就是这样 。 而且 ， 我们还可以计算出 ， 在黑洞表面 ， 每一个比特有多大面积 。 ”
“这也能算？”猫惊奇地问 ， “多大？” “
每个比特的面积是
。 我们把它叫作普朗克区域 。 ”
对数字不太敏感的猫并没有去想这个面积有多小 。 它突然想到了另一个问题：“我听说黑洞视界只是黑洞周围的一个球面 ， 并没有什么特殊的地方 。 照你这么说 ， 好像哪里聚集了不少东西 。 而且它们挤在一起 ， 停留在视界附近 ， 却拒绝掉进去 。 这就不好理解了：究竟是什么东西在存储那些信息？”
“这是个好问题 。 ”老者说 ， “现在的研究还不足以回答这个问题 。 不过 ， 弦论倒是提供了一个答案 ， 就看你愿不愿意接受了 。 ”
说着 ， 老者在黑板上画了一团弯弯曲曲的线 ， 接着说：“所有的基本粒子 ， 向电子、光子什么的 ， 其实它们都是以不同方式振动的能量 ， 也就是我们所说的弦 。 这是一条低能状态的弦 。 ”
老者又画了一条更长 ， 更扭曲的线 ， 说：“如果你给它能量 ， 它就会变成高能状态的弦 ， 或者说 ， 能量更高的基本粒子 。 ”
放下粉笔后 ， 老者总结道：“所以 ， 黑洞视界表面可能布满了各种高能的弦 。 它们占满了视界的所有面积 。 黑洞外围温度非常高 。 任何要穿过视界的物体 ， 都会被化为灰烬 。 然后把它的信息留在视界表面 。 ”
听到这里 ， 猫意识到自己干了一件多么可怕的事情 ， 流下了一头冷汗 。 不过 ， 它很快又找到了反驳的理由：“不对呀 ， 我听说黑洞的质量都集中在中心的奇点 ， 视界只是黑洞外围的一个球面 ， 什么东西都没有 。 老鼠应该可以安然无恙地穿过视界吧？”
老者微笑道：“不错 ， 这是真的 。 ”
“那你刚才说的被视界化为灰烬？”
老者微笑道：“这也是真的 。 ”
猫彻底糊涂了：“那么老鼠到底分布在黑洞表面还是进入了黑洞？”
老者微笑道：“从你的角度来看 ， 老鼠在视界化为灰烬 ， 它的信息留在了黑洞表面 。 而从老鼠的角度来看 ， 它安然无恙地穿过了视界 ， 继续向黑洞奇点坠落 。 ”
停了一会儿 ， 老者接着说：“所以 ， 老鼠同时存在于两个地方：1）黑洞内部那只三维的老鼠 2）黑洞表面那些以二维方式编码的老鼠的全部信息 。 ”
听到二维平面可以编码三维物体的信息 ， 猫问：“是不是就像全息图像那样？”
老者赞许地点点头 ， 说：“和全息图像有类似的地方 。 全息图像是把三维图像的信息编码在二维平面上 ， 然后用特殊的方式把三维图像显示出来 。 你直接去看一幅二维的全息图像 ， 肯定什么都看不出来 。 黑洞表面的信息也是一样 ， 是一种混乱的编码 。 ”
猫突然想到了一个令人吃惊的事实：“如果黑洞表面和全息图像类似的话 ， 是不是就意味着黑洞表面的二维信息才是真的 ， 而黑洞中的三维老鼠只是某种投影？”
老者说：“你可以这样理解 ， 你也可以理解为它们都是真实的 。 老鼠只有一个 ， 但是它的信息同时存在于两个地方 。 这是一个现象的两种数学描述 ， 没有哪一个更真实 。 ”

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