斯蒂芬霍金是我们一生中最伟大的人物之一,他离开后留下了许多为之心碎的科学迷。直到他去世前几个月,他也一直在发表论文,而他在2016年发布了最受关注的期刊文章之一,这是人们期待已久的解决黑洞信息悖论的方法。 换句话说,他想出了一个解释黑洞是如何同时清除信息并保留信息的潜在解释。 这篇论文最初于2016年1月在预印网站arxiv。org上发表,六个月后终于在一份同行评议的期刊上发表,并登上了世界各地的头条。 要理解为什么这是一件大事,以及黑洞信息悖论到底是什么,我们需要回到一切开始的地方。 根据爱因斯坦的一般相对论,我们对黑洞的最初理解是,任何跨越事件视界(黑洞的边界)的东西,都将永远消失。即使是光也逃不出它的魔爪,这就是为什么黑洞被称为黑洞(也是为什么我们不可能真正看到黑洞)。 但是在20世纪70年代,霍金提出,由于量子力学定律,辐射实际上可以从黑洞中逸出。简单地说,他认为,当黑洞吞噬一个粒子反粒子对时,另一个粒子就会辐射到太空,在离开黑洞时从它那里窃取一点能量。 正因为如此,黑洞最终会消失,剩下的唯一痕迹就是它们发射的电磁辐射,也就是被称为霍金辐射的电磁辐射。 问题是,根据霍金的最佳计算,这种辐射将不包含黑洞所吞噬的有用信息被吞噬的信息将永远消失。 而这并不能与我们对现代物理学的理解相一致,现代物理学说,时间总是有可能逆转的。至少在理论上,如果进程向前或向后运行,宇宙中的进程看起来将是一样的。 正如丹尼斯奥弗拜在纽约时报上所解释的:宇宙就像一台超级计算机,应该能够记录一辆车是不是一辆绿色的皮卡,另一辆是红色的保时捷,还是一辆是由物质和其他反物质构成的。这些东西可能会被摧毁,但它们的‘信息’它们的基本物理属性应该永远存在。 这就是悖论。事实上,这不仅对天体物理学家来说是件大事,因为如果量子力学的规则不适用于黑洞,那我们怎么说它们适用于其他的呢? 但是在2016年,霍金提出了一个解决这个问题的方法黑洞周围可能有一束柔软毛发光晕,它们能够储存信息。 柔软毛发实际上不是头发,但实际上是低能量的量子激发,在黑洞蒸发很久之后,它携带着所有被黑洞吞噬的东西的特征图案。 欧拜当时写道:这种模式,就像你的手机上的像素或者唱片中的波浪槽一样,包含关于已通过事件视界消失的信息。 为了得出这个结论,霍金发现了他最初假设的两个潜在问题,这就是为什么他说他最初的计算即黑洞内部的信息将永远丢失是错误的。 这两个假设是量子引力中的真空是独一无二的,而且黑洞没有量子的柔软毛发。这有点复杂,但是你需要知道的是,霍金已经修正了他的计算,并且相当肯定黑洞周围有柔软毛发。 这一假设被同行评议并发表在物理评论快报上,研究人员声称,尽管还有更多的工作要做,但这是解决信息悖论的一个很有希望的步骤。加州大学圣巴巴拉分校的物理学家GaryHorowitz在一篇随附的评论中写道:需要注意的是,这篇论文并没有解决黑洞信息问题。首先,必须对引力进行分析,而不仅仅是分析电磁场。目前正在进行这项任务,他们的初步计算表明,纯引力情况将是相似的。他补充说。 更重要的是,它们引入的柔软毛发可能不足以捕捉到黑洞中的所有信息。他的批评是,目前还不清楚黑洞吞噬的所有信息是否真的可以转移到柔软毛发上,而不仅仅是失去的一切的能量标志。 但他承认:按照这项工作所指明的道路,进一步的调查肯定会发现更多的这类毛发,也许最终会导致黑洞信息问题的解决,这是完全有可能的。 对物理学来说,那肯定是个值得纪念的日子。因为我们离理解已知宇宙中一些最大的谜团黑洞的怪异性又近了一步。这对我们其他人意味着什么?正如霍金在2015的一次演讲中所解释的那样:黑洞不再是人们曾经认为的永恒的监狱。如果你觉得自己被困在黑洞里,不要放弃,有一条出路。 史蒂芬霍金我们想你了。