黑洞能把一本書壓成碎片，但只要這些碎片還在就有可能恢復這本書

2014年1月，著名物理學家斯蒂芬·霍金提出了一個重磅理論，那就是「黑洞並不存在」。

這一言論來自霍金的論文，包含於一個關於黑洞的原理和著名的「事件視界」的論點之中。「事件視界」是黑洞最外圍的區域，進入「事件視界」的所有物質，包括光，都無法逃出。

加利福尼亞大學聖塔芭芭拉分校凱維里理論物理研究所的科學家約瑟夫·波欽斯基（Joseph Polchinski）解釋說，更準確地講，霍金並不是說黑洞不存在，而是要解釋一個長期困擾理論物理學界的難題。天文學家已經觀察黑洞幾十年了。如果黑洞違反了兩大物理學的基本定律——愛因斯坦的廣義相對論和量子力學，又如何讓我們相信黑洞是存在的？

首先，我們來做個物理學基本知識的回顧。愛因斯坦的廣義相對論首先構想出黑洞作為天體的存在。黑洞有著非常強大的引力場，以至於任何物體，包括氣體、星塵、恆星、行星、整個星系，甚至光線，在到達「事件視界」後，都會落到黑洞里並被永遠困在裡邊，最終被壓碎，無法從中逃逸。

但是隨著20世紀中期量子力學的出現，一些人相信黑洞會保留被吞噬物體的痕迹，也就是說，被困在黑洞里的一些由物質和粒子組成的信息可以在某些角落得以保存。波欽斯基解釋道，根據量子力學，黑洞可以把一本書壓成碎片，但只要這些碎片還存在，就有可能重新恢復這本書。

但20世紀70年代，霍金髮表了一篇關於黑洞的論文，顛覆了這一切。霍金認為，黑洞實際上在失去質量，輻射出能量並最終蒸發。如果黑洞會蒸發，那麼它會帶走所有被它吞噬的物質。這樣一來，信息就不會被保存下來，而是會消失。這一顛覆，讓科學突然之間沒道理了。物理學由此面臨一個巨大的困境，就是被黑洞吞噬的物體最終去哪裡了。這一問題引發了著名的「黑洞信息悖論」。

「這一悖論還沒被完全解決。」美國新澤西州的普林斯頓高等研究院的胡安·馬爾達西納（Juan Maldacena）說道，「對於如何解決它，有各種不同的想法，但沒有一種想法得到了這一領域的其他人的認同。」其中就包括霍金最新的關於黑洞的看法。這一想法重新定義了「事件視界」。簡單來說，霍金似乎是在用一個更溫和的「視邊界」的概念來取代「事件視界」。在「視邊界」里，物質和能量會被暫時性地扣留，但最終會被釋放出去。如果這是真的，那將會改變我們對黑洞的認識。

霍金在他的論文中寫道：「『事件視界』的缺失意味著黑洞不存在，這一意義上的黑洞指的是連光線都無法逃離的物理環境。」

波欽斯基認為，根據霍金的想法，黑洞確實可以困住信息很長一段時間，但這些信息最終會逃離，而不是被吞噬。霍金的這一說法並未得到證實。「退一步來說，我們現在確實面臨著量子力學和愛因斯坦的廣義相對論兩大物理定律的衝突，而我們有充足的理由去相信這兩大理論的真實性。但如果你把兩者結合，會發現我們之前關於黑洞信息丟失的預測是一個錯誤。」波欽斯基說道。

關於這個問題，在過去的40年里，物理學家提出了多種解決方案，促使人們去重新思考黑洞內發生的一切。比如，1992年李奧納特·蘇士侃（Leonard Susskind）、拉若斯·拉爾索休斯（LarusThorlacius）以及約翰·烏格羅姆（John Uglom）提出了「黑洞互補原理」，之後又有了複雜的黑洞「火牆悖論」。2015年，波欽斯基和他的同事們發現了「事件視界」的一個問題。當粒子進入「事件視界」後，會被黑洞引力所撕裂。而研究表明，這些原子分解時會釋放出能量，從而形成一個圍繞著黑洞中心的「火牆」，也就是說，「事件視界」是一個高度活躍的區域。但這一觀點卻與愛因斯坦的廣義相對論相衝突，因為廣義相對論認為「事件視界」里沒有什麼反應發生。這就是著名的「火牆悖論」。

這也是霍金在最新發表的論文里建議物理學家重新思考「事件視界」的原因。霍金在最新的論文里表明，並不存在一個被損耗的「事件視界」，「視邊界」才是黑洞的真正邊界。

「如果你覺得困惑，那麼你並不孤獨。」馬特·斯特拉斯（Matt Strassler）說道。他是羅格斯大學的理論物理學家，也是一位博客作家。整個理論物理學界仍然致力解決這些問題，而霍金的這一想法只是十幾個提議里的一個。他說：「這一領域有很多不和諧的聲音……這一問題還沒人能實際去計算並解決。所以，這些都還只是想法、提議、粗略估計和猜想。」

「值得注意的是，霍金的提議沒有得到同行的評議，也沒有提出公式，所以我們沒有辦法去驗證他的新想法。因此，他關於黑洞的論述還不能被當做科學界的重大突破。」波欽斯基說道。

霍金曾經arXiv 網站上發表了自己的論文，這是一個由康奈爾大學維護的學術論文網路。

如何解決這些圍繞著黑洞的悖論呢？迄今為止，可以簡單測試並解決這一新設想的數學公式還不存在。但這些是概念問題，而不僅僅是數學問題。斯特拉斯說：「這不是那種可以依賴計算機進行的運算，我們甚至沒辦法搞清楚究竟應該問什麼問題。這些計算會涉及非常微妙的結果，而計算機是無法捕捉到的。」

這個問題讓這一領域的每一個人都感到困惑。但這一困惑也讓物理學家感到興奮，因為解決悖論會讓這一領域得到進步。 「這並不是個錯誤，只是在某種程度上，我們關於量子力學和廣義相對論的一些假設是有問題的，而我們正試著去弄清楚這究竟是怎麼回事。這是困惑，同時我們也希望可以由此走向進步。」波欽斯基說道。

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