斯蒂芬·霍金和他的同事们在网上发布了一篇关于黑洞的论文将近一个月后，物理学家们仍然无法就其意义达成一致。
一些人支持这篇预印本的观点——它为解决被称为黑洞信息悖论的难题提供了一种有希望的方法，霍金在 40 多年前就提出了这个悖论。“我认为人们普遍感到兴奋，我们有一种新的观察事物的方式，可能会使我们摆脱僵局，”剑桥大学（位于马萨诸塞州剑桥）的物理学家安德鲁·斯特罗明格说，他是最新论文的合著者之一。
斯特罗明格于 1 月 18 日在英国剑桥大学举行的一次拥挤的讲座中介绍了这些结果，霍金就在那里工作。
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另一些人则不太确定这种方法能够解决这个悖论，尽管有些人说这项工作阐明了物理学中的各种问题。在 20 世纪 70 年代中期，霍金发现黑洞并非真正的黑洞，实际上会发射一些辐射。根据量子物理学，粒子对必须从事件视界之外的量子涨落中出现——事件视界是黑洞的有去无回点。其中一些粒子逃脱了黑洞的引力，但带走了一部分黑洞的质量，导致黑洞缓慢收缩并最终消失。
在 1976 年发表的一篇论文中，霍金指出，外流粒子——现在被称为霍金辐射——将具有完全随机的特性。因此，一旦黑洞消失，先前落入黑洞的任何东西所携带的信息都将从宇宙中消失。但是，这个结果与物理定律相冲突，物理定律认为信息与能量一样是守恒的，从而产生了悖论。“那篇论文对理论物理学家造成的失眠之夜比历史上任何论文都多，”斯特罗明格在他的演讲中说。
斯特罗明格解释说，错误在于忽略了空的空间携带信息的可能性。在他们的论文中，他和霍金以及他们的第三位合著者马尔科姆·佩里（同样来自剑桥大学）转向软粒子。这些是光子的低能量版本，是被称为引力子的假设粒子和其他粒子。直到最近，这些粒子主要用于粒子物理学中的计算。但作者指出，黑洞所在的真空中不必没有粒子——只需没有能量——因此软粒子以零能量状态存在于那里。
他们写道，由此可见，任何落入黑洞的东西都会在这些粒子上留下印记。“如果你在一个真空中呼吸——或者对它做任何事情——你会激起大量的软引力子，”斯特罗明格说。在这种扰动之后，黑洞周围的真空发生了变化，信息毕竟被保留了下来。
该论文继续提出一种将信息转移到黑洞的机制——这必须发生才能解决悖论。作者通过计算如何在被称为“黑洞毛发”的事件视界的量子描述中编码数据来实现这一点。
棘手的转移
尽管如此，这项工作仍未完成。宾夕法尼亚州立大学帕克分校研究引力的阿拜·阿什特卡尔说，他发现作者将信息转移到黑洞的方式——他们称之为“软毛发”——令人难以置信。作者承认，他们还不知道信息随后将如何转移到霍金辐射，这是必要的进一步步骤。
罗德岛州普罗维登斯布朗大学的理论物理学家史蒂文·艾弗里怀疑这种方法是否能解决这个悖论，但对它扩展了软粒子的意义感到兴奋。他指出，斯特罗明格发现软粒子揭示了已知自然力的微妙对称性，“其中一些是我们知道的，还有一些是新的”。
其他物理学家对该方法解决信息悖论的前景更为乐观，包括德国法兰克福高等研究院的萨宾·霍森费尔德。她说，关于软毛发的结果，以及她自己的一些工作，似乎解决了最近关于黑洞的争议，即火墙问题。这是关于霍金辐射的形成是否会使事件视界成为一个非常热的地方的问题。这将与阿尔伯特·爱因斯坦的广义相对论相矛盾，在广义相对论中，观察者在穿过视界时不会看到环境发生任何突然变化。
“如果真空具有不同的状态，”霍森费尔德说，“那么你可以将信息转移到辐射中，而无需在视界处放置任何类型的能量。因此，没有火墙。”
本文经许可转载，并于2016年1月27日首次发表。