你若不看它，它便不存在：科学家发现黑洞的奇异量子特性

薛定谔的黑洞？

黑洞的量子特性。NightCafe Creator AI

近日，昆士兰大学的一项研究认为，宇宙中最诡异的天体——黑洞，可能拥有一种不可思议的特性——量子叠加态。这让它们听起来比想象中更诡异。

为了推动“量子引力论”的发展，研究人员借助计算机模型，用数学框架模拟了一个处于黑洞边界上的量子粒子，意图在这个粒子和黑洞之间找到某种关联。但结果发现这个黑洞所在的时空竟然展现出了某种类似叠加态的特性。

所谓叠加态（superposition），指的是量子力学中微观粒子能够同时拥有多种不同状态的奇异特性。

处于叠加态的粒子只有与外部世界发生相互作用，如被测量，或被观察后才会退出叠加态。退出叠加态的粒子会随机坍缩成多种可能状态中的一种。

20世纪早期，诺贝尔物理学奖得主、著名物理学家埃德温·薛定谔（Edwin Schrödinger）首次用一个思想实验，演示了什么是叠加态。在这个思想实验中，一只猫和一杯毒药被同时关在一个盒子里。如果我们假定这只猫有量子特性，那么在打开盒子前它同时拥有两种状态：既生又死；而当观察者打开盒子后，猫会退出叠加态，随机坍缩成一种确定的状态：或生或死。

这只不幸的猫就是著名的“薛定谔的猫”。现在，叠加态实际上已经在许多领域得到了应用。比如量子计算机的研发原理之一就是叠加态。它能让量子计算机的数据存储和处理能力得到爆发式增长。

薛定谔的实验同时也指出了这样一个现象：虽然现实中猫的状态与观察者的行为并无直接关联；但在微观世界里，粒子状态的确定却是由观测行为所带来。

从一个极端到另一个极端。作为宇宙中最不可思议的极端天体，黑洞与微观粒子似乎有着许多相似性。除了质量、自旋、电荷等基本要素，我们在黑洞身上看不到一般宏观物体的特征（喷流、吸积盘等现象实际上发生在黑洞外部）。

物理学家雅各布·贝肯斯坦（Jacob Bekenstein）曾经预言，黑洞可以用质量来定义，质量可以用特定的比例来描述，而黑洞也可以同时拥有多个质量。

现在计算机模拟结果证明其所言不虚。在没有预先植入相关假设的情况下，计算机自我得出了黑洞同时拥有“大质量”和“非大质量”两种状态的结论。

现实中的黑洞想必都与外界有过相互作用，因而它们都处于某一确定的状态——假如它们真的是“宏量子”的话。而这种通过宏观宇宙展现出来的奇异量子特性，也表明时空的终极奥秘，可能比人们之前以为的还要不可思议。

参考
Uncovering the massive quantum mysteries of black holes
https://www.eurekalert.org/news-releases/969690
Quantum Signatures of Black Hole Mass Superpositions
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.129.181301