林景新《黑洞計算機（節(jié)選）》高三說明文閱讀題及答案

如果任何一塊物質(zhì)都可看做一臺計算機的話，那么一個黑洞就正是一臺壓縮到最小尺寸的計算機。

隨著計算機的縮小，其部件之間的相互引力就增大，直至最終增大到?jīng)]有物體能夠逃逸出去。黑洞的尺寸（稱為Schwarzschild半徑）正比于它的質(zhì)量。

一千克質(zhì)量的黑洞有著大約10^-27米的半徑（一個質(zhì)子的半徑是10^-15米）。壓縮后的計算機并未改變其能量內(nèi)容，因此它能像以前一樣每秒執(zhí)行10⁵¹次運算。發(fā)生改變的僅是它的存儲容量。當(dāng)引力小到可忽略時，總存儲量正比于粒子數(shù)，也正比于體積。而當(dāng)引力起支配作用時，它使各粒子之間相互聯(lián)結(jié)，因此它們整體上所能存儲的信息容量就較少。一個黑洞的總存儲容量正比于它的表面積。20世紀(jì)70年代，霍金和以色列希伯來大學(xué)的Jacob Bekenstein計算一千克質(zhì)量的黑洞能夠記錄大約10¹⁶個比特的信息，比壓縮前要少得多。

因為存儲的信息量少，黑洞是個快得多的處理器。它傳遞一個比特所用的時間是10^-35秒，等于光從計算機一邊傳到另一邊所用的時間。因此，較之高度并行的極端掌上計算機，黑洞是個串行計算機，它的行為如同一個獨立的單元。

黑洞計算機將怎樣實際運行呢？輸入是不成問題的：只要將數(shù)據(jù)以物質(zhì)或能量的形式編碼，然后投入到黑洞內(nèi)即可。通過適當(dāng)制備投入黑洞的物質(zhì)材料，黑客將能夠為黑洞執(zhí)行任何所需要的計算編制程序。一旦物質(zhì)進入黑洞，它就永遠消失了——所謂的“穹界”（event horizon）劃分了一去不返的分界線。垂直落下的粒子彼此相互作用，在到達黑洞中心之前的有限時間內(nèi)執(zhí)行著運算。這個中心就是引力奇點，粒子到此則不復(fù)存在。物質(zhì)在奇點處被擠壓在一起，究竟發(fā)生了什么，這要取決于量子引力的細節(jié)，目前對此尚未可知。

黑洞計算機的輸出采取霍金輻射的形式。如果一個一千克質(zhì)量的黑洞放出霍金輻射，為了維持輻射能量，其質(zhì)量將迅速衰減，在10^-21秒內(nèi)完全消失。輻射的峰值波長等于黑洞的半徑，對于一千克質(zhì)量的黑洞，這一波長等于極強烈的伽馬射線的波長。粒子檢測器能夠俘獲并解碼此輻射，為人類所用。

霍金對于黑洞輻射的研究，使他的名字跟這一輻射連在了一起。他推翻了人們認為沒有任何東西可逃出黑洞的傳統(tǒng)知識。黑洞的輻射速率與其尺寸成反比，因此，諸如星系中心的那些大黑洞的能量損失，比它們吞噬物質(zhì)要慢得多。然而，在將來實驗人員可能在粒子加速器內(nèi)創(chuàng)造某些微小黑洞，這些黑洞將隨著一陣輻射而爆炸。一個黑洞可不被看做是固定的物體，而被看做是以最大可能速率執(zhí)行運算的物質(zhì)的短暫集合。

5.下列關(guān)于黑洞計算機的表述，錯誤的一項是

A.黑洞計算機是把黑洞這種固體的物質(zhì)，看做以最大可能速率執(zhí)行運算的物質(zhì)的短暫集合。

B.黑洞計算機的體積越小，其部件之間的相互引力就越大，黑洞的體積與它的質(zhì)量成反比。

C.如果把一塊物質(zhì)看做一臺計算機的話，那么一個黑洞就正是一臺壓縮到最小尺寸的計算機。

D.黑洞計算機輸出輻射的峰值波長等于黑洞的半徑，因霍金對于黑洞輻射的研究而被命名為霍金輻射。                                

A.一千克質(zhì)量的黑洞計算機壓縮后，其能量內(nèi)容和存儲容量沒有發(fā)生改變，仍能像以前一樣每秒執(zhí)行10⁵¹次運算。

B.黑洞計算機的體積越大，其存儲容量也就越多。總存儲容量正比于粒子數(shù)，也正比于體積。

C.當(dāng)引力起支配作用時，黑洞上所能存儲的信息容量就較少，是因為各粒子之間相互聯(lián)結(jié)，表面積減小。

D.七十年代，霍金和以色列希伯來大學(xué)的Jacob Bekenstein通過計算證實黑洞所能記錄的信息在壓縮前后是不同的，總能量內(nèi)容正比于它的表面積。

7.下列關(guān)于黑洞計算機的運行，表述正確的一項是

A.黑洞計算機的輸入是將數(shù)據(jù)以物質(zhì)或能量的形式編碼，然后投入到黑洞內(nèi)。投入物質(zhì)越少處理的速度就越快。

B.粒子在黑洞計算機內(nèi)垂直落下的過程中，一直進行著快速計算，當(dāng)進入引力奇點后，就永遠的消失了。

C.黑洞計算機以霍金輻射的形式進行輸出，輻射極其強烈的伽馬射線，被粒子檢測器俘獲并解碼，為人類所用。

D.黑洞的輻射速率與其尺寸成反比，因此，有些較大的黑洞吞噬物質(zhì)速度越慢，其能量損失就越快。

參考答案：

5.  B（B項信息在第一自然段，說“黑洞的體積與它的質(zhì)量成反比”錯誤，應(yīng)該是成正比。A項是從最后一自然段“一個黑洞可不被看做是固定的物體，而被看做是以最大可能速率執(zhí)行運算的物質(zhì)的短暫集合”一句中提取的。C項信息在第一段。D項信息在第五段和第六段，均與原文信息吻合。）

6. C（C項見第二自然段“當(dāng)引力起支配作用時……總存儲量正比于它的表面積”，該項信息即源于此。A項“存儲容量沒有發(fā)生改變”錯，存儲容量發(fā)生了改變。B項“總存諸容量正比于粒子數(shù)，也正比于體積”缺少前提條件“當(dāng)引力小到可忽略時”。D項，不是“總能量內(nèi)容正比于它的表面積”，而是“總存儲容量正比于它的表面積”，偷換概念。）

7. B（由原文“垂直落下的粒子彼此相互作用，在到達……粒子到此則不復(fù)存在”可知B項正確。A項“投入物質(zhì)越少處理的速度就越快”錯誤，文中無此信息，屬于無中生有。C項“輻射極其強烈的伽馬射線”錯誤，原文為“這一波長等于極強烈的伽馬射線的波長”，只是把輻射的波長與伽馬射線的波長作了比較，不能就此說明黑洞計算機輻射的就是伽馬射線。D項“吞噬物質(zhì)速度越慢，其能量損失就越快”錯誤，原文是“大黑洞的能量損失，比它們吞噬物質(zhì)要慢得多”，就此可以證明黑洞的能量損失比其吞噬物質(zhì)的速度還要慢。）