Ask physicist Carlo Rovelli - black holes, white holes, and more

Summary

在这段视频脚本中，物理学家卡洛·罗韦利（Carlo Rovelli）分享了他对宇宙和物理学的深刻见解。他首先提出了一个有趣的问题，即如果有机会向一个外星超级智能生物或超级计算机提问，他会问什么。罗韦利选择了一个关于感受的问题，表达了他对探索未知的渴望。接着，他深入讨论了白洞的概念，解释了它们与黑洞的关系以及它们在宇宙中可能的存在形式。罗韦利还探讨了宇宙中零和无穷的概念，以及时间的单向性问题，他认为时间的方向性既不是大脑的感知，也不是时间本身的属性，而是宇宙特定历史的一种表现。最后，他提到了他的研究重点——白洞，并推荐了他的书籍，这本书不仅涵盖了他的研究成果，还分享了他在理论研究中的情感体验和思考过程。

Takeaways

• 🤔 卡洛·罗韦利认为，如果向一个全知的外星生物或超级计算机提问，他会选择询问它的感受和存在状态，而不是宇宙的秘密。
• ❓ 关于白洞是否存在的问题，罗韦利认为白洞是可能存在的，它们可能是黑洞的未来状态，物质从黑洞进入后出现在白洞中。
• 🔭 目前白洞的存在尚未在宇宙中得到证实，但理论上已经有很好的描述。它们可能是暗物质的候选者，尽管这需要复杂的理论工作来验证。
• 🚀 直接探测白洞是可能的，尽管当前技术还无法实现，但未来可能会发展出相应的探测技术。
• 🌌 宇宙是否真的存在零和无穷大？罗韦利认为，宇宙中确实有可以计数为零的事物，但无穷大是一个更微妙的概念，宇宙和空间不能无限分割。
• ⏳ 时间的单向性既不是大脑感知的结果，也不是时间本身的属性，而是由于宇宙的特定排列方式，导致了过去和未来的差异。
• 📚 罗韦利的书不仅讲述了关于白洞的研究，还涉及了理论研究的过程、情感和思考方式。
• 🧐 罗韦利提出，尽管物理定律本身不区分过去和未来，但宇宙的熵增方向性体现了时间的箭头。
• 📈 他的主要工作集中在量子引力领域，试图计算空间的最小单位，证明空间不能无限分割。
• 🌟 黑洞内部的奇点并不是位于中心的某一点，而是存在于未来，无论你在黑洞的哪个位置，最终都会被奇点挤压。
• 🕳️ 白洞和黑洞非常相似，它们通过时间反转相互关联，如果我们将黑洞的影像倒放，就会得到白洞。
• 🔬 罗韦利认为，尽管我们对黑洞内部和奇点有一定的了解，但对于穿过奇点后会发生什么，仍是基础物理学中的一个未解之谜。

Q & A

如果卡洛·罗韦利只能向来自另一个星球的超智能生物或超级计算机问一个问题，他会问什么？

卡洛·罗韦利会问：'你感觉如何？在一个不同的星球上感觉如何？知道一切是什么感觉？它是否给你带来快乐？' 然后他会保留自己的乐趣，尝试发现宇宙中已知的事物。

白洞是黑洞的对立面吗？它们之间是否存在跨维度的相互作用？

白洞是爱因斯坦广义相对论方程的一个特定解，描述了宇宙中可能发生的现象。白洞和黑洞非常相似，实际上它们通过时间反演相互关联。在黑洞内部，无论你在哪里，最终都会被奇点挤压，而奇点并不是在空间中的一个点，而是在未来。

白洞真的存在吗？如果存在，它们抛出的物质来自哪里？

白洞确实可以存在。当你在黑洞内部，物质向你挤压时，接下来你会发现自己在白洞中。所有原本在黑洞内部的物质都会发现自己在白洞中。白洞抛出的物质来自之前进入黑洞的物质。

我们如何能够看到或检测到白洞？

我们可以通过两种方式检测白洞：一是通过观察它们的影响并与自然界中观察到的现象进行比较，看是否可能是白洞；二是通过直接探测，比如构建一种机器等待白洞经过并检测到它。

暗物质可能是由许多小的白洞组成的吗？

这是一种可能性，但需要复杂的理论工作来验证这个假设是否合理，包括考虑黑洞在过去是否可能形成、衰变成为白洞，以及这是否与宇宙学相一致。

宇宙中真的有零和无穷大吗？

宇宙中确实有可以计数为零的事物。至于无穷大，它更微妙，因为我们经常使用无穷大来描述宇宙，比如空间中有无限多个点。但现实中，没有什么是真正的无限。宇宙不是无限的，空间不能无限分割。

时间本身是单向的，还是只是我们大脑感知的方式？

时间的方向既不是依赖我们的大脑，也不是时间本身的属性。正确的答案是两者都不是。我们研究的现象，即使我们的大脑与之无关，也显示出时间的方向。另一方面，我们知道物理的基本定律并不区分过去和未来。时间的方向是由宇宙的特定历史决定的，我们用熵的概念来捕捉这种差异。

卡洛·罗韦利在量子引力领域的主要工作是什么？

卡洛·罗韦利的主要工作是试图基于爱因斯坦的理论和量子力学来计算空间的最小单元大小，这表明空间不能无限分割。

白洞的研究对理解宇宙有什么重要意义？

白洞的研究有助于我们理解黑洞和宇宙的演化过程。白洞可能存在于宇宙中，并且可能与暗物质有关，这为我们提供了探索宇宙奥秘的新途径。

卡洛·罗韦利的书《七堂极简物理课》主要讲述了哪些内容？

这本书不仅讲述了白洞，还讲述了进行理论研究的过程，包括在已知知识的边缘进行猜测，尝试想象我们的知识片段如何组合在一起，以告诉我们更多超越当前知识的内容。书中还涉及了很多个人感受、情感、担忧以及进行理论研究的思考方式。

如何理解黑洞和白洞之间的关系？

黑洞和白洞通过时间反演相互关联。在黑洞内部，物质只能向中心聚集，而在白洞中，物质只能向外抛出。黑洞内部的物质最终会在白洞中出现，这意味着两者之间存在一种转换关系。

为什么说时间的方向是由宇宙的特定历史决定的？

时间的方向是由宇宙从过去到未来的特定排列方式决定的。宇宙在过去的低熵状态和未来的高熵状态之间的这种差异，定义了时间的一个特定方向，即从过去向未来的熵增方向。

卡洛·罗韦利如何看待理论物理学研究中的个人感受和情感？

卡洛·罗韦利认为理论物理学研究不仅仅是理性的思考，还涉及到个人的感受、情感、担忧和恐惧。他在书中分享了他在进行理论研究时的个人体验，包括对未知的好奇、对错误的恐惧以及对新发现的兴奋。