斯蒂芬·霍金說“沒有黑洞”時真正的意思

一個存在數十年的悖論再現

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今年早些時候,當斯蒂芬·霍金被引述說“沒有黑洞”時,他實際上並不是在談論黑洞。至少不是你我所想象的那種黑洞——那種吸入一切,甚至包括光的天體物理物體。大家都同意,那些仍然像以往一樣黑。

霍金的俏皮話實際上指的是高度理論意義上的黑洞。像許多其他理論家一樣,霍金一直試圖理解一個啃噬物理學核心的悖論。這個問題——通常被稱為黑洞防火牆悖論——意味著物理學家可能不得不放棄(或深度修改)量子力學或愛因斯坦的廣義相對論,或兩者都放棄。

防火牆問題與霍金在 1970 年代首次指出的一個悖論有關。它涉及這個問題:落入黑洞的資訊會發生什麼?量子力學的規則要求資訊永遠不會丟失。即使燒燬一本書也不會破壞裡面的資訊——它只是將其打亂。但是黑洞似乎確實會破壞資訊,將其吸過事件視界,一個不歸路點。


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黑洞資訊悖論困擾了物理學家二十年。在 1990 年代後期,當研究人員發現資訊可以以霍金輻射的形式從黑洞中洩漏出來時,這個問題似乎得到了解決。然後,在 2012 年,加州大學聖巴巴拉分校的物理學家在前期的解決方案中發現了缺陷。他們得出結論,事件視界不像之前認為的那樣是一個普通的地方。相反,它是一堵火牆,阻止外部的霍金輻射在量子層面與內部物質保持糾纏。

霍金的最新工作是試圖提供一種替代解決方案。他提出,除了事件視界之外,黑洞還具有一個“視在”視界。兩者幾乎總是相同的。資訊可以從黑洞內部上升到視在視界。在這一點上,量子效應可以模糊“視在”視界和“事件”視界之間的界限,有時允許資訊逃逸。因此,黑洞不會是嚴格意義上的黑洞,前提是您有數千億年的時間來觀察它們。但最終,霍金的論文意味著我們仍然不理解關於黑洞的一些基本的東西。

邁克爾·莫耶是《大眾科學》負責物理和太空報道的編輯。此前,他曾在《大眾科學》雜誌工作了八年,擔任文章編輯。他的文章《通往第十維度的旅程》獲得了 2005 年美國物理研究所科學寫作獎,並曾在 CBS、ABC、CNN、Fox 和探索頻道亮相。他曾在加州大學伯克利分校和哥倫比亞大學學習物理學。

更多作者:邁克爾·莫耶
大眾科學 Magazine Vol 310 Issue 4本文最初以“新的黑洞之戰”為標題發表在《大眾科學》雜誌 第 310 卷第 4 期 (), p. 16
doi:10.1038/scientificamerican0414-16
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