斯蒂芬·霍金说“没有黑洞”时真正的意思

一个存在数十年的悖论再现

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今年早些时候,当斯蒂芬·霍金被引述说“没有黑洞”时,他实际上并不是在谈论黑洞。至少不是你我所想象的那种黑洞——那种吸入一切,甚至包括光的天体物理物体。大家都同意,那些仍然像以往一样黑。

霍金的俏皮话实际上指的是高度理论意义上的黑洞。像许多其他理论家一样,霍金一直试图理解一个啃噬物理学核心的悖论。这个问题——通常被称为黑洞防火墙悖论——意味着物理学家可能不得不放弃(或深度修改)量子力学或爱因斯坦的广义相对论,或两者都放弃。

防火墙问题与霍金在 1970 年代首次指出的一个悖论有关。它涉及这个问题:落入黑洞的信息会发生什么?量子力学的规则要求信息永远不会丢失。即使烧毁一本书也不会破坏里面的信息——它只是将其打乱。但是黑洞似乎确实会破坏信息,将其吸过事件视界,一个不归路点。


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黑洞信息悖论困扰了物理学家二十年。在 1990 年代后期,当研究人员发现信息可以以霍金辐射的形式从黑洞中泄漏出来时,这个问题似乎得到了解决。然后,在 2012 年,加州大学圣巴巴拉分校的物理学家在前期的解决方案中发现了缺陷。他们得出结论,事件视界不像之前认为的那样是一个普通的地方。相反,它是一堵火墙,阻止外部的霍金辐射在量子层面与内部物质保持纠缠。

霍金的最新工作是试图提供一种替代解决方案。他提出,除了事件视界之外,黑洞还具有一个“视在”视界。两者几乎总是相同的。信息可以从黑洞内部上升到视在视界。在这一点上,量子效应可以模糊“视在”视界和“事件”视界之间的界限,有时允许信息逃逸。因此,黑洞不会是严格意义上的黑洞,前提是您有数千亿年的时间来观察它们。但最终,霍金的论文意味着我们仍然不理解关于黑洞的一些基本的东西。

迈克尔·莫耶是《大众科学》负责物理和太空报道的编辑。此前,他曾在《大众科学》杂志工作了八年,担任文章编辑。他的文章《通往第十维度的旅程》获得了 2005 年美国物理研究所科学写作奖,并曾在 CBS、ABC、CNN、Fox 和探索频道亮相。他曾在加州大学伯克利分校和哥伦比亚大学学习物理学。

更多作者:迈克尔·莫耶
大众科学 Magazine Vol 310 Issue 4本文最初以“新的黑洞之战”为标题发表在《大众科学》杂志 第 310 卷第 4 期 (), p. 16
doi:10.1038/scientificamerican0414-16
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