关于黑洞的十大科学：黑洞信息悖论 一个让霍金都甘心认输的理论

关于黑洞的十大科学：黑洞信息悖论 一个让霍金都甘心认输的理论可是，这个霍金辐射理论虽然很合理，同时也带来了另一个问题：质量是辐射出来了，信息呢？根据量子效应理论，霍金有了重大的发现：黑洞并非完全不吐出物质，它也可以进行非常精微的黑体辐射。根据海森堡测不准原理，黑洞周围的空间会产生由黑洞的能量所产生的粒子-反粒子对。在黑洞附近，引力无比巨大，其中一个粒子被黑洞所吸收，迅速消失。而根据量子理论，另一个粒子和它恰好呈现出相反的状态，当它被黑洞吞噬、加速下落到黑洞时，另一个粒子会以相反的速度和它做相反的运动，也就是被喷射到宇宙空间。这就导致了黑洞质量的流失，以辐射的方式散入宇宙空间。因此，这个理论被称作是霍金辐射。可这个理论都引出了另一个问题：被黑洞吞噬的物质去哪了呢？抛开纯粹是假说而没有任何证据的白洞理论不谈，科学家们目前更相信被黑洞吞噬掉的物质就存在黑洞的内部。也就是说，黑洞只吃不吐，就像是中国古代神话中的貔貅一样。这个理论一直被人们信奉了几十年，直到

1915年，伟大的物理学家爱因斯坦提出了广义相对论，带领人类更好地认识这个宇宙的规律。

在广义相对论中，有一个隐藏着的宇宙怪物被预言，这就是黑洞。

根据相对论的推导，宇宙中有这么一种物体：它的密度如此之大，导致在它的附近有着无与伦比的引力，甚至连宇宙中最快的光速也无法逃逸。这意味着，我们不可能通过视觉来看到它。

既然最快的光速都无法逃脱黑洞的引力，更不用说其他的物体了。任何物质如果胆敢离黑洞近一点，黑洞都会让它付出惨痛的代价。

可这个理论都引出了另一个问题：被黑洞吞噬的物质去哪了呢？抛开纯粹是假说而没有任何证据的白洞理论不谈，科学家们目前更相信被黑洞吞噬掉的物质就存在黑洞的内部。也就是说，黑洞只吃不吐，就像是中国古代神话中的貔貅一样。

这个理论一直被人们信奉了几十年，直到1974年，有一个人“站”了出来，用他的言论轰动了整个世界：黑洞并非真的只进不出，它也会向外释放能量！

当然，这个人不会真的站出来，因为他大部分人生都是坐在轮椅上的，他就是霍金。

根据量子效应理论，霍金有了重大的发现：黑洞并非完全不吐出物质，它也可以进行非常精微的黑体辐射。根据海森堡测不准原理，黑洞周围的空间会产生由黑洞的能量所产生的粒子-反粒子对。在黑洞附近，引力无比巨大，其中一个粒子被黑洞所吸收，迅速消失。而根据量子理论，另一个粒子和它恰好呈现出相反的状态，当它被黑洞吞噬、加速下落到黑洞时，另一个粒子会以相反的速度和它做相反的运动，也就是被喷射到宇宙空间。这就导致了黑洞质量的流失，以辐射的方式散入宇宙空间。因此，这个理论被称作是霍金辐射。

可是，这个霍金辐射理论虽然很合理，同时也带来了另一个问题：质量是辐射出来了，信息呢？

有人会问：这没头没由的，说什么信息呢？

事实上，这个问题比较复杂。

严格意义上来说，物理学（或者说其他一切科学）都是经验学科。比如说，我们知道你每次跳起来，都会落在地上，但是没法完完全全确定你下一次跳起来还会落在地上——没发生的事，谁也说不准。当然，这种经验学科对我们来说，已经足够了。我们可以通过物体现在的状态，判断它下一秒会变成什么样。这里所说的状态，就叫做信息。

同时，根据现在的信息，我们也可以反推出来，这个物体前一秒处在什么样的状态。

比如，你正在跑道上跑步，只要知道你的速度，就能知道你下一秒跑到哪里。同样的，根据速度，也能算出你上一秒在哪。虽然讨论黑洞涉及的信息要比这复杂得多，但是道理是一样的。

而如果简单地按照霍金辐射来考虑坠入黑洞的物体，我们就会发现：质量是可以辐射出来的，信息呢？

也就是说，难道一个人和一个鸡蛋掉进了黑洞，就完全变成一样的了？如果我们能把黑洞里的物质拉出来，就完全无法知道当初到底是什么掉了进去吗？随着黑洞的霍金辐射，它早晚有一天会全部蒸发，那么，到那个时候，曾经坠入黑洞的那些信息，又到哪里去了呢？

霍金坚信，所谓的那些信息，在物质进入黑洞的时候，就已经彻底消失了。而物理学家约翰·普瑞斯基尔则坚持认为，物质的信息不会丢失，而是会在蒸发的时候重现。为此，两个人打了赌。

而到了2004年，情况发生了变化。

经过几年的研究，霍金发现，被黑洞吞噬的信息不会完全丢失，它们还可以释放出来。这意味着，霍金承认了自己的失败，认同了信息守恒的观点。

2016年，霍金和他的团队提出了一个“柔毛层”的概念，认为这是黑洞的一个由光子和引力子构成的部分，可以储存物质的熵。也就是说，这个柔毛层，就是黑洞储存被吞噬物质的信息的地方。只要找到方法，就可以计算其中的信息量。

尽管霍金已经承认了黑洞的信息守恒，但是从整体上来说，黑洞信息悖论还没有被完全解决。所谓的柔毛层，目前还只是一个理论而已，无法被证实。

科学发现就是这样，建立在人们不断地探索、尝试、错误之上，才有了最后的成功。在霍金和普瑞斯基尔的打赌中，不论哪一个的理论是正确的，都是对于科学探索的巨大帮助，也都会开创一个新的局面。

不过，对于大部分人来说，信息守恒还是一件比较有趣的事情。如果普瑞斯基尔真的正确，或许当一个人不小心掉进黑洞的时候，根据他的信息，我们就可以将他救回来……