道格拉斯·斯坦福探討了黑洞內(nèi)部的混亂局面

道格拉斯·斯坦福(Douglas Stanford)對(duì)黑洞的迷戀起源于一個(gè)不太可能的地方：一艘帆船。

從10歲開始，斯坦福與他的父母和兩個(gè)姐妹一起在世界各地航行了五年。斯坦福說，帆船“就像一個(gè)物理實(shí)驗(yàn)室”。保持船只航行需要平衡風(fēng)和水引起的力量。“你可以看到真正簡(jiǎn)單的物理效應(yīng)發(fā)生，”他說。

今天，31歲的斯坦福將他的物理知識(shí)應(yīng)用于更抽象的問題：黑洞，量子力學(xué)和混沌。

他在新澤西州普林斯頓高級(jí)研究所擔(dān)任理論物理學(xué)家的工作已經(jīng)揭示了新的見解，包括發(fā)現(xiàn)黑洞達(dá)到了混亂的頂峰 - 沒有什么比黑洞更混亂了。這一啟示強(qiáng)化了這樣一種觀念，即黑洞是宇宙中最極端的奇怪之處，更重要的是，它可能有助于尋找新的和改進(jìn)的引力理論。

在混沌系統(tǒng)中，微小的調(diào)整可以產(chǎn)生級(jí)聯(lián)效應(yīng)，從而徹底改變結(jié)果。最著名的例子是蝴蝶效應(yīng)，一種蝴蝶拍動(dòng)翅膀的假設(shè)場(chǎng)景，氣流的微小變化會(huì)影響龍卷風(fēng)出現(xiàn)的時(shí)間和地點(diǎn)(SN Online：9/16/13)。

在量子水平上，斯坦福和理論物理學(xué)家斯蒂芬申克在計(jì)算中表明，黑洞表現(xiàn)出類似的混亂行為。黑洞的變化 - 就像將一顆粒子扔進(jìn)深淵一樣 - 可以徹底改變黑洞的行為方式。

理解這種混亂的一個(gè)關(guān)鍵是黑洞不是完全黑的。宇宙巨人輻射出微弱的粒子霧，這是成對(duì)的量子粒子的結(jié)果，這些量子粒子在空間的任何地方都不斷地閃爍(SN：11/26/16，第28頁)。當(dāng)這個(gè)過程發(fā)生在黑洞邊緣附近時(shí)，一些粒子可以逃逸，產(chǎn)生所謂的霍金輻射(SN：4/14/18，第12頁)。

研究這種霍金輻射揭示了黑洞的混亂性質(zhì)，斯坦福大學(xué)的斯坦福和申克于2014年在高能物理雜志上報(bào)道。

想象一下，將一個(gè)電子投射到一個(gè)黑洞中 - 這個(gè)龐然大物的變化很小。斯坦福說：“這是一顆粒子，一塊巨大的巨大黑洞。” 但這個(gè)微不足道的變化改變了黑洞發(fā)出的霍金輻射，就像一只蝴蝶拍打它的翅膀并重定向一艘遙遠(yuǎn)的帆船。

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