本文发表于《大众科学》的前博客网络，反映了作者的观点，不一定代表《大众科学》的观点
这可能是我和理论物理学家们在一起度过的最活跃的一个半小时。4月份，在我参加的一个关于黑洞的研讨会上，比尔·昂鲁（Bill Unruh）做了一个演讲，挑战了他的同事们，而他们几乎都认为这个问题在20世纪80年代中期就已经解决了。他的同事们反驳了他。房间里充满了辩论声。在我参加过的大多数会议上，一位演讲者提出他或她的想法，下一位演讲者提出他或她的想法，这可能完全相反，没有人回应其他人的观点，也没有任何问题得到解决。每个人都匆匆去吃午饭，让旁观者不知道该怎么想。好吧，我仍然不知道该如何看待昂鲁的论点，但看到伟大的头脑相互交流，这真是令人振奋。
昂鲁深入探讨了统一理论探索中的核心问题：落入黑洞的东西会发生什么？宇宙中没有其他地方能像这里一样让现代理论产生如此直接的冲突。爱因斯坦的广义相对论认为黑洞是单行道：它们的引力非常强大，以至于任何进入黑洞的东西都无法再出来。量子理论认为黑洞是双向道：所有过程在时间上都是可逆的，所以任何落入黑洞的东西都必须能够以某种形式出来。
毫不奇怪，像昂鲁这样专门研究相对论的人倾向于将问题归咎于量子理论。他们认为量子理论的时间可逆性，或者更严格地说，它的单一性失败了。另一方面，专门研究量子理论的人倾向于找相对论的毛病。他们认为爱因斯坦的杰作一定出了问题，放松了黑洞的引力束缚。
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1984年，后一阵营的三个人提出了一个致命一击。汤姆·班克斯、迈克尔·佩斯金和伦纳德·萨斯坎德声称，如果单一性失败，那么能量和动量守恒定律也会失败。他们的推理是热力学第二定律的直接应用。任何不可逆的过程都会产生熵和热量。在通常情况下，热量来自燃烧燃料或其他能源；在这里，它没有来源。它凭空产生。
基本守恒定律的失败已经够糟糕了。更糟糕的是，它的影响不仅限于深空中的黑洞，也会影响到我们的星球。黑洞在我们周围不断出现和消失。量子物理学家通常不会因为这种虚无缥缈的泡腾现象而感到不安，这衡量了他们理论的怪异之处，即空间可能像许多跳跳糖一样被短寿命的黑洞所覆盖，而理论家们几乎没有眨眼。只有当能量守恒失败时，它才会引起他们的注意。
萨斯坎德将能量守恒的失败比作怀孕：没有所谓的“少量能量不守恒”。一旦你有了任何能量不守恒，你就完蛋了。字面意义上的完蛋。所有这些黑洞都会把空间变成一个巨大的加热线圈，把我们烤到1032度的温度。我们没有被烤死的事实意味着单一性成立，因此相对论必须崩溃。
昂鲁说，没那么快。他是一位和蔼可亲、头发蓬松的加拿大人，他会让你质疑你认为自己确信的事情。在研讨会的一个早晨，研讨会在圣巴巴拉的卡夫利理论物理研究所举行，我去装水瓶，在走廊里撞见了昂鲁和另一位物理学家特德·雅各布森。我们开始谈论我们骑自行车去校园的事情，我评论了东边的一些悬崖。昂鲁问他们有多高。雅各布森和我估计都有100英尺。比尔甚至都没有见过悬崖，但是，基于一些关于当地地形的总体评论，他非常怀疑我们的估计，以至于雅各布森和我失去了我们最初的所有信心。
他对热黑洞的怀疑可以追溯到90年代中期，当时他和另一位相对论专家鲍勃·瓦尔德引用了材料物理学的新研究，这表明不可逆的过程不一定会产生热量。尼古拉·普罗科菲耶夫和菲利普·斯坦普最近描述了一个过程如何反而导致自旋粒子开始像量子版本的摇摆陀螺一样进行进动。导致粒子进动不需要任何能量消耗，因此它不受适用于其他过程的相同热力学限制。
自那以后，实验证实了普罗科菲耶夫和斯坦普的观点，正如我去年在斯坦普在基础问题研究所组织的一次会议上发言时了解到的那样。斯坦普像昂鲁一样充满逆反精神。量子理论可能是科学史上经过最严格检验的理论，但这并没有阻止他警告说它可能不是最终答案：“我不认为对它过于确信是一个好主意。”
在圣巴巴拉，昂鲁认为，如果黑洞的内部机制表现得像一堆摇摆的粒子，它就可以不可逆地吞噬物质，而不会反过来烘烤宇宙。经过一个半小时的激烈交流，几乎没有人被说服，昂鲁变得越来越自嘲。“我承认我和鲍勃·瓦尔德的立场是少数观点，”他最后说。“这是最后的挣扎。正如波普尔 [原文如此] 所说，你只需要等着我们死掉就行了。但有时候穴居人是对的。”
尽管昂鲁的观点是少数观点，但他的立场仍然让他的同事们犹豫不决。三周前，我参加了在斯德哥尔摩的北欧理论物理研究所举行的关于量子引力的会议，该会议由物理学家和杰出的博主萨宾·霍森菲尔德组织。霍森菲尔德很幸运地将德国、意大利和西班牙的物理学家聚集在一起，而他们的国家足球队正在2012年欧洲杯上交锋。没有什么比史诗般的体育竞争和瑞典微型啤酒更能活跃物理讨论了。
在午餐时聊天时，两位与会者发现他们都在思考昂鲁的论点，以及不可逆性是否一定会破坏能量和动量守恒。乔纳森·奥本海姆一直在尝试量子力学的替代方案，作为解开黑洞之谜的一种方法，他说，这里和那里突然出现的黑洞不会改变支撑守恒定律的空间和时间的整体对称性。路易斯·加雷讨论了没有时钟是完美的。不可避免的计时误差可能会导致量子波不可逆地失去同步，而不会违反任何守恒定律。像昂鲁一样，奥本海姆和加雷也很谨慎。这并不是说他们认为班克斯、佩斯金和萨斯坎德的论文一定是错的。他们只是认为没有人可以对此做出确凿的判断。
在我们在圣巴巴拉的走廊里相遇几周后，雅各布森告诉我他检查了谷歌地球，发现悬崖确实大约有100英尺高。昂鲁最终搞错了它们的高度。不过，他迫使我们三思而后行是对的。与其他逆反者不同的是，他将同样的怀疑本能运用到自己身上。“如果你认为自己知道某个问题的答案，那么你就会停止寻找答案，”他在他的演讲中说。“对于年轻人来说：不要假设答案是已知的，无论演讲者多么自信，包括我。”
图片来源：iStockPhoto