谁将解决黑洞的信息悖论？

2018-07-26海生

科学之谜 2018年5期

关键词：专长视界天文学家

海生

列诺德·索斯金

单位：斯坦福大学

年份：2008年

专长：超弦理论

观点：在他的《黑洞之战》一书中，索斯金说，量子力学表明，即使物体落入黑洞的中心，即那个奇点，但其信息都以编码的形式被保存在视界上。霍金与他争论，说信息永远丢失了，所以量子力学必定什么地方出错了。

约瑟夫·波尔金斯基

单位：加利福尼亚大学

年份：2012年

专长：在超弦研究中提出D-膜理论

观点：物体落入黑洞后，信息都会保存在视界上，不过只要黑洞通过霍金辐射损失掉一半的质量，视界就不足以保存里面的所有信息。在这之后，就没有东西能进入黑洞了。因为一堵“防火墙”将阻止物体进入黑洞。黑洞里面原有的信息将随着霍金辐射而丢失。

杰拉德·特·胡夫特

单位：乌德勒支大学

年份：2015年

专长：粒子物理，1999年获诺贝尔物理学奖

观点：特·胡夫特支持索斯金的观点。当一个物体接近黑洞的视界，会导致黑洞的引力场发生变化。这又会以某种方式改变霍金辐射，使之可以编码关于该物体的信息。

斯蒂芬·霍金

单位：剑桥大学

年份：2015年

专长：黑洞研究，因提出霍金辐射而闻名

观点：在多年坚持认为信息会丢失之后，霍金又改变了调子。2017年，他说，正如三维物体进入黑洞，会在视界上留下其二维的全息图，整个宇宙事实上也是全息的，所有信息都被保存在边界。所以，落入黑洞物体的信息不会随着黑洞蒸发而丢失。

当一个物体越过视界，落入黑洞里面，它就再也出不来了——因此，有关它身份的信息（是方形还是球形？是猫还是狗？是红色的还是白色的？）也就永远“陷”在黑洞里面了。但黑洞会以霍金辐射的形式缓慢地蒸发。所以，当黑洞蒸发殆尽之后，那些当初“陷”在黑洞里面的信息命运如何呢？量子力学说，信息永远不会丢失，可是霍金辐射看起来也不可能携带这些信息。这就是所谓的黑洞信息悖论。这里有四位不同领域的物理学家试图解决这个难题。

如何观察一个黑洞？

像绕着太阳转一样，恒星也绕着银河系中心的黑洞转。这个黑洞被称为人马座A*。美国加利福尼亚大学的科学家观察它已经有20多年了。

人马座A*最近似乎在撕扯一个神秘的天体。2011年，天文学发现一团被称为G2的气体云正走在与银河系中心相撞的路上。他们相信，黑洞在把它吞噬之前，会把它撕成两半。G2也确实被拉长了一点，但它在行走的路上一直保持完整。科学家现在确信，气体云里面肯定裹着一颗恒星，是恒星的引力让这团气体云免于被撕裂。

但并非所有的恒星都這般幸运。在2015年10月，天文学家在距离我们2.9亿光年的星系PGC 043234中，看到超大质量黑洞把一颗恒星撕碎的情景：先是把它揽入吸积盘中，再把它一口吞噬。

比黑洞更离奇

尽管我们有确凿的证据证明黑洞存在，但仍有很多细节没有搞清楚，因此也就为各种奇奇怪怪的解释敞开了大门。一种最离奇的猜测是，存在着虫洞和白洞。

所谓虫洞，就是连接空间两点的捷径。打个比方，从北京到巴黎，如果绕地球表面行走，需要绕半个地球圆周，但要是穿过地球在北京和巴黎之间打个洞，那就近多了。虫洞就像一条时空隧道，可以让空间相距以光年计的两个地方距离大大缩短。

有科学家猜测，黑洞就是虫洞的一个洞口。当你掉进黑洞，你（当然，此时你已经被拉成了细长的面条状了）会进入一条时空隧道，然后从几光年之外的另一个洞口出来。另一个洞口叫白洞，是黑洞的反面。物质在黑洞只进不出，但在白洞只出不进。虫洞和白洞在数学上都是允许的，但至今没有证据表明它们真实存在。

银幕中的黑洞

物理学家基普·索恩曾为电影《星际》的拍摄献计献策。在这部电影中出现的黑洞是最接近科学描述的。只是人掉进黑洞后，被越拉越长这一点没体现出来。

在2013年出品的《雷神：黑暗世界》中，黑暗精灵拥有黑洞炸弹，能够用以粉碎敌人，把敌人吸到黑洞里面。尽管假如附近有一个黑洞，这一切都会发生，但拥有黑洞炸弹的想法显然是异想天开。

在1997年的电影《黑洞表面》中，一艘宇宙飞船试图通过制造黑洞来巡航宇宙，但不幸陷入“维度混沌”中，导致宇航员自相残杀。但所谓“黑洞会导致维度混沌”的说法，在科学上并没有证据。