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1994年,斯蒂芬·W·霍金和罗杰·彭罗斯在剑桥大学艾萨克·牛顿数学科学研究所进行了一系列关于广义相对论的公开讲座。 这些讲座今年由普林斯顿大学出版社出版,书名为《空间与时间的本质》。大众科学从中摘录了一些片段,用以比较和对比两位科学家的观点。 尽管他们在物理学上有着共同的传承——彭罗斯曾在剑桥大学担任霍金博士论文委员会的成员——但两位讲者在量子力学及其对宇宙演化的影响的看法上存在分歧。 特别是,霍金和彭罗斯在黑洞中存储的信息会发生什么,以及宇宙的开始为何与结束不同意⻅不一。
霍金在1973年的一项重大发现是,量子效应会导致黑洞辐射粒子。 黑洞在这个过程中会蒸发,因此最终可能什么原始质量都不会留下。 但是在黑洞形成过程中,它们会吞噬大量数据——落入其中的粒子的类型、属性和构型。 尽管量子理论要求这些信息必须守恒,但最终会发生什么仍然是一个激烈辩论的话题。 霍金和彭罗斯都认为,当黑洞辐射时,它会丢失其持有的信息。 但霍金坚持认为这种损失是不可挽回的,而彭罗斯则认为,这种损失会被量子态的自发测量所平衡,这些自发测量会将信息重新引入系统。
两位科学家都认为,需要未来的量子引力理论来描述自然。 但他们对该理论的某些方面持不同看法。 彭罗斯认为,即使粒子物理学的基本力在时间上是对称的——如果时间反演则不变——量子引力也会违反时间对称性。 然后,时间不对称性将解释为什么宇宙在最初是如此均匀,这可以从大爆炸遗留下来的微波背景辐射中看出,而宇宙的末日一定是混乱的。
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