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量子力学意味着一些黑洞的轨道是无法预测的

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即使你可以在物理上尽可能精确地测量三个黑洞的位置,你仍然可能不知道黑洞会去哪里。新的计算机模拟显示,这样一个三人组的复杂舞蹈可能是如此混乱,以至于其运动从根本上是不可预测的。
 
根据三个黑洞在某一时刻的位置和速度,可以计算出它们的轨道。但在某些情况下,沐鸣注册登录这些轨道对黑洞的确切位置非常敏感,以至于量子物理学的不确定性开始发挥作用。天体物理学家Tjarda Boekholt和他的同事在《皇家天文学会4月月报》上报告说,在确定物体位置的微小量子不确定性可能会随着黑洞旋转持续数千万年而爆炸。因此,黑洞轨道的遥远未来是无法预测的。
 
这种对初始条件的极端敏感性被称为混沌。智利康塞普西翁大学的天体物理学家内森·利没有参与这项研究,但他说,这项新研究表明,在三个黑洞的情况下,“量子力学在基本层面上对宇宙混沌留下了印记”。
 
在混沌系统中,微小的变化可能产生截然不同的结果。一个经典的例子是一只蝴蝶扇动翅膀,从而改变了天气模式,沐鸣平台登陆线路可能产生一个原本不会形成的遥远的龙卷风(SN: 9/16/13)。这种混沌也出现在三个黑洞的轨道和其他三个或更多物体的集合中,使得这样的轨道难以计算,这就是所谓的三体问题。
 
为了测试黑洞的运动是否可以预测,葡萄牙Coimbra大学的Boekholt和他的同事们检查了他们是否可以对前后两种轨道进行计算机模拟,并得到相同的结果。从给定的三个最初静止的黑洞的位置开始,研究人员将这些轨道在时间上向前推进,直到数千万年后的终点。然后,他们重新模拟,扭转运动,看看黑洞是否结束在它们开始的地方。
 
计算机模拟的精确度有限。例如,在这种情况下,沐鸣平台注册登录官网黑洞的位置只知道小数点后一定的位数。这种微小的不精确性会在数百万年的模拟中不断膨胀。
 
根据量子力学,确定任何物体的位置都不可能超过一个被称为普朗克长度的极小距离,大约是10-35米的1.6倍,或者是一毫米万亿分之一万亿分之一的160亿分之一(SN: 4/8/11)。然而,即使精确到普朗克长度的大小,研究人员发现,当模拟结果相反时,这三个黑洞大约有5%的时间不会回到相同的位置。这意味着,即使你测量了黑洞在量子力学极限下的位置,你也不能倒回去找出它们从何而来。
 
“这些系统基本上是不可逆转的,”Boekholt说。“你不能为了这5%的自然系统而前进或后退。这是一个相当惊人的结果。”
 
耶路撒冷希伯来大学(Hebrew University of Jerusalem)的天体物理学家尼古拉斯·斯通(Nicholas Stone)说,这个结果只是理论上的,不能应用于真正的黑洞。例如,测量误差会淹没量子物理学的重要性。但这并没有削弱这项研究的重要性,他表示:“从概念上看,它仍然相当有趣。”