为什么黑洞能够删除宇宙

欧攀

黑洞是宇宙中最强大的天体，强大到能够将恒星撕裂成原子尺寸的碎片。这听起来很恐怖，但是黑洞还有其他一些更加可怕的能力，它也许能够“删除”宇宙本身。

先让我们来看看黑洞到底是什么。黑洞可以看作是极大量的物质压缩到极小空间内的天体，在它的中心，引力几乎达到无限大。任何靠它太近的物体都会被撕裂成基本粒子，就算是光也无法逃脱，所以我们认为黑洞就像是一个黑色的天体。

如果你不慎跌入一个黑洞，就像是在一条下游是无限高的瀑布的河流里游泳一样。你在不断往下漂流时，水流会变得越来越快，却看不到下游的瀑布。你可能没有意识到，自己在逐渐靠近不可返回的边界。这个边界完全将黑洞从其他宇宙空间中隔离开来。我们不能靠近它，除非做好了一去不复返的准备。所以我们不知道黑洞内部是什么情况，但对黑洞的边界略知一二。黑洞正在缓慢地将自己的质量向外辐射，就像一个火炉上的水锅缓慢地丧失水汽一样，这叫作霍金辐射。黑洞极缓慢地丧失自己的一小部分质量，过程极其漫长。对于一个太阳质量大小的黑洞而言，它需要10的58次方年来丧失它0.0000001%的质量。

在很遥远的未来，当宇宙中最后一颗恒星死亡数万亿年后，黑洞就会变得越来越小，直到完全蒸发消失掉，只留下一点点辐射。在黑洞不断蒸发的过程中，它有可能会“删除”一些基本的信息。那么，什么是信息？信息不是那些可以触碰的实体，它通常被理解为有关粒子排列的一种属性。这是什么意思呢？想象一堆碳原子，将它们组合起来可以得到石墨，用另一种方式组合起来，却可以得到钻石。原子还是那些原子，但信息发生了改变。组成宇宙中的所有物体的基本粒子都是一样的，它们并不关心自己是一只鸟的一部分，还是一块石头或一杯咖啡的一部分。如果没有信息，宇宙中的所有物体都是一样的。根据量子力学的理论，信息是不可摧毁的，它可以改变形态，但绝对不会丢失。举个例子，你把一张纸烧成灰，如果能将灰中的每个碳原子都小心地收集起来，并且能够准确地测量烟雾和热辐射中的所有属性，理论上就还能重构这张被烧掉的纸。这张纸的信息还存在于这个宇宙中，它并没有丧失，只是难以读取罢了。如果你能准确地测量宇宙中的每个粒子和辐射波的属性，便可以追踪曾存在的每一比特信息，理论上可以追溯到宇宙大爆炸时期。

但这时，黑洞来搅局了。信息告诉我们事物之间的不同性以及事物过去的形态，黑洞则在做完全相反的事情。它吸收不同的事物，然后将它们完全同质化。黑洞摧毁了信息。这引出了信息悖论，而且是一个非常严重的问题。信息不可摧毁是我们所有已知物理定理的基础——存在与不存在。没有信息，任何事情都变得“相对”了。讨论到对现实的理解，我们需要的是“绝对”。我们如何解决这个悖论？

有几种可能发生的情况：第一种，信息的确丧失了，永远不可重新获取。这意味着我们将不得不重新审视物理学，放弃所有已经十分完备的理论。第二种，信息被藏起来了。也许黑洞的一小部分分裂开来，形成了一个“婴儿宇宙”。所有信息会转移至这个奇怪的新宇宙，并且我们永远无法观测或接触它，但理论上信息不会丢失。这就像是一个存储着家庭相册的坏掉的硬盘，你将永远无法访问其中的内容。或许还有第三种，即信息很安全，没有丢失也没有被隐藏，只是我们思考的方式错了。我们知道黑洞会“困住”并且还可能删除信息，但并不知道黑洞还会对信息做些什么，比如黑洞在哪里存储信息。这就像进行“宇宙大扫除”。我们先用一些脏衣服来创造一个黑洞——用装满脏衣服的篮子充满一个房间。你的脏衣服越多，篮子就越多。但在某一点，每个篮子都已经满了，房间也已经被充满了，这时房间达到了最大容量。但如果我们继续用大量的能量去压缩这些衣物，房间就会塌缩，形成一个黑洞。

这听起来违反常识，但想一想，黑洞虽是很极端的天體，但它们也遵从和其他物体一样的基本法则。不管这个世界的真面目如何，我们知道它复杂且多变，黑洞极有可能就是人类理解现实的钥匙。

（选自2020年第7期《创意世界》，本刊有删改）