霍金最后一篇论文被合作者完成：掉进黑洞后……

《黑洞与柔软的头发》，这将是以已故英国物理学家斯蒂芬·霍金的名字发表的最后一篇论文。剑桥大学物理学家马尔科姆·佩里和哈佛大学教授安德鲁·斯特罗明格最近与霍金合作完成了这项研究。预印网站ArXiv显示，论文的最终修订是在10月9日，也就是霍金去世近7个月后。

所谓的黑洞“软毛”是指黑洞视界边缘的零能量光子。它们可能储存黑洞的熵。霍金和其他人研究了黑洞的“软毛”，以解决半个世纪以来悬而未决的悖论:物质落入黑洞后，信息去了哪里？

佩里告诉《卫报》，霍金与黑洞信息悖论纠缠了至少40年。在霍金去世的前几天，佩里还在哈佛和斯特鲁明格一起工作。当时，他不知道霍金正在耗尽石油和光，所以他打电话告诉他最新的进展。事后看来，这可能是霍金去世前的最后一次学术交流。

”斯蒂芬的沟通非常困难，我开口解释了最新的事态发展。他只是大大地笑了笑。我告诉他我们已经取得了一些成果。他知道最终的结果。”佩里回忆道。

根据爱因斯坦引力场方程的计算，如果大量物质集中在空间的一个点上，围绕奇点将形成一个扭曲的时空“视界”。一旦进入这个界面，即使是光子也无法逃脱，所以它被称为“黑洞”。

20世纪60年代，物理学家约翰·惠勒根据爱因斯坦的模型提出黑洞是“无毛的”。具体来说，黑洞只有三个属性:质量、电荷和自旋。此外，所有的黑洞都是相同的，它们的特征被剥离了。

1975年，霍金提出了这个生命中最重要的理论——黑洞蒸发理论，俗称霍金辐射。如果量子理论也被考虑在内，霍金发现黑洞并不是完全“黑”的:它们辐射光子和少量质量在视界之外的粒子。结果，黑洞的质量逐渐减小，蒸发速度变得越来越快，最终消失。

然而，量子力学的一个基本规则是信息永远不会消失。如果一个物体被黑洞吞噬，当黑洞本身最终消失时，物体中包含的信息会去哪里？

当霍金与加州理工学院教授约翰·普雷斯基尔打赌时，就像把百科全书扔进火里烧掉一样。解决黑洞信息悖论的办法是找到一些烟和灰烬来还原百科全书上的文字。

“黑洞和软毛”提出了一个假设:黑洞的“软毛”是烟和灰，至少有一些信息被保存了下来。事实上，自2015年以来，霍金、佩里和斯特鲁明格开始怀疑黑洞“无毛”的基本性质是错误的，并于2016年发表了第一篇关于黑洞“软毛”的论文。这些“软毛”是黑洞视界上的零能量光子。

霍金辐射表示为黑洞熵公式。霍金在死前把这个公式作为他的墓志铭，现在他和他一起睡在威斯敏斯特教堂。熵是描述混沌程度的物理量，它随着温度的升高而增加。当一个物体被黑洞吞没时，黑洞的温度会发生变化，从而改变黑洞的熵值。

霍金和佩里在他们的论文中指出，零能量光子记录了黑洞的熵，并给出了计算方法。

“然而，我们不知道黑洞的熵是否包含所有进入黑洞的物体的信息，所以这只是长征的第一步。”佩里说。“我们认为这是一个良好的起点，但仍有大量研究要做。”即使“软毛”记录了99%的信息，只要不到100%，也不足以解决黑洞信息的悖论。

此外，佩里和其他人需要解释当黑洞蒸发时，储存的信息是如何逃逸的。

霍金的学生，英国南安普敦大学的玛丽卡·泰勒教授评论说，黑洞熵背后的微观量子态仍然未知。“本文中有许多假设，然后他们必须证明这些假设是成立的。”

普林斯顿高等研究所的胡安·马尔达西那也说霍金指出黑洞有温度。我们都知道普通物体的温度与微观成分的运动有关。例如，气体分子移动得越快，温度就越高。“不清楚黑洞中的这些微观成分是什么，也不清楚它们如何存在于黑洞的视界中。”

佩里写道，黑洞信息悖论最终涉及到引力理论和量子力学的统一。“我们为这个难题带来了一线曙光。不幸的是，斯蒂芬再也不能和我们分享他的兴奋了。”

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