霍金最新理论引争议 众物理学家意见分歧

根据《自然》杂志的网站，大约一个月前，一位著名的英国物理学家斯蒂芬·霍金和他的同事在预印好的网站上发表了一篇论文。然而，在这篇论文发表近一个月后，物理学家们陷入了意见分歧。

一些物理学家支持霍金在论文中的主张，即该理论为解决黑洞的信息悖论提供了一种有希望的方法，这是霍金在40多年前首次提出的。

哈佛大学物理学家、霍金最新论文的合著者安德鲁·斯特罗明格指出:“我认为人们普遍对此感到兴奋，因为它提供了一种看待事物的新方式，这常常会把我们引向死胡同。”1月18日，斯特林格将这篇论文中的想法介绍给了霍金工作的英国剑桥大学的其他物理同事。

然而，并不是所有的物理学家都同意他的观点，尽管他们中的一些人也承认这篇文章对物理学中的许多问题很有启发性。20世纪70年代中期，霍金发现黑洞实际上并不完全是“黑”的，但会发出一些辐射。根据量子力学的原理，量子涨落效应将不可避免地在黑洞的事件边界附近产生一个粒子对——黑洞的事件边界就是黑洞死亡范围的边界，一旦越过这条线，就没有回头路了。这些粒子中的一些会脱离黑洞的引力，带走一些质量，从而导致黑洞质量的损失，导致黑洞逐渐收缩，最终消失。

霍金在1976年发表的一篇文章中指出，这些向外流动的粒子(后来称为“霍金辐射”)将具有完全随机的性质。因此，一旦黑洞消失，黑洞吞噬的所有物质所携带的所有信息都会从宇宙中消失。然而，这样的结果会与量子力学的原理相冲突，量子力学指出，信息像能量一样是守恒的，不能被破坏。所以这种冲突成了著名的“黑洞信息悖论”。在一次演讲中，斯特林格说:“可能这篇文章会比历史上任何其他论文让更多的物理学家夜不能寐。”

他指出，这一遗漏在于忽视了真空携带信息的潜力。在他们的最新论文中，他和霍金，以及第三作者，同样来自英国剑桥大学的物理学家马尔科姆·佩里，共同将注意力集中在软粒子上。这些是光子、物理学家认为应该存在的引力子以及其他类型的粒子的低能版本。直到最近，这些概念只用于粒子物理的纸上计算。但是这一次，作者注意到黑洞所处的真空环境不可能是完全真空的，而是必须充满粒子，因此在这样的环境中有大量处于零能量状态的软粒子。

结果，他们进一步推断，任何落入黑洞的物质都会在这些粒子中留下痕迹。斯特林格说:“如果你处于完全真空中，如果你呼吸或做任何事情，你将会引起大量的软引力子扰动。”在这种扰动之后，黑洞周围的真空发生了变化，这些物质中包含的信息在这种变化中得以保存。

在本文中，作者接下来讨论了将这些信息传递给黑洞的机制，这是解决信息悖论的必要步骤。本文作者采用的方法是试图找到一种方法，能够解码黑洞事件边界附近以量子形式存储的数据，即所谓的“黑洞毛发”。

信息传输问题

但是即使在这个阶段，整个工作仍然是不完整的。阿比·阿什卡在宾夕法尼亚州立大学研究重力。他认为，本文中提到的向黑洞传递信息的方法——所谓的“软头发”——无法说服他。在论文中，霍金和其他作者也坦率地承认，他们不知道传输的信息将如何传递给霍金辐射，这是下一个关键步骤。

史蒂文·艾弗里是美国布朗大学的理论物理学家。他本人对这一最新研究能够解决黑洞信息悖论的观点持保留意见，但他也很高兴这项工作扩大了软粒子的重要性。他指出，斯特林格在他的研究中发现，软粒子可以揭示自然界中已知力之间的微妙对称性:“有些以前是已知的，但有些是新的。”

总的来说，其他物理学家对这项研究在解决信息悖论方面的前景持相对乐观的看法，包括德国法兰克福高等研究院的萨宾·霍斯菲尔德。她说，对“黑洞软毛”的研究和她的团队开展的一些工作似乎解决了后来提出的一个问题，即所谓的“黑洞防火墙问题”。这个问题的核心是:霍金辐射会导致黑洞的事件边界区域变成高温区域吗？如果情况确实如此，它将与爱因斯坦广义相对论的相关原理相矛盾。因为如果一个黑洞的事件边界确实是一个温度极高的区域，当观察者落入黑洞时，会在事件边界附近被烧死。根据爱因斯坦的广义相对论，观察者在穿越黑洞的事件边界时，不应经历任何环境的突然变化。

霍森菲德说:“如果真空有不同的状态，那么你可以把信息传递给霍金辐射，而不消耗事件边界附近的任何能量，这样黑洞防火墙就不会存在。”