霍金辐射隐藏了黑洞“迷失的信息”

科学家堵住了霍金黑洞理论的一个漏洞，他们再次成功地搅动了史蒂芬·霍金黑洞理论的潮水，黑洞理论远没有达到尽善尽美的程度，再次面临了潮起潮涌的潮水冲击。霍金是物理学潮水的“弄潮人”，几十年来，世界各国的物理学家没有停止黑洞物理学的探索步伐，试图找到某种解开黑洞神秘性的方法，有些科学家否定黑洞天体的实在性，多数科学家相信，黑洞是宇宙中质量巨大的怪异天体，令人陶醉而着迷的黑洞远在人们的认知范围之外，可以证明黑洞实在性的观测数据越来越多。

密西根州立大学的克里斯·亚当米教授对解密黑洞饶有兴趣，他没有否定黑洞的实在性，而是挑战了人们目前认为的黑洞的一个属性。亚当米对黑洞的某些属性进行了研究，从1975年到现在，物理学家没有停止过对黑洞特性的探索，霍金的研究成果重新点燃了人们探究黑洞属性的火种，但科学大家霍金却多次出尔反尔，不断为科学人士带来令人匪夷所思的话题。2014年1月22日，霍金公开发表了一篇博文，他声称黑洞的事件视界并不存在，而“视界”是黑洞的引力作用范围，这是一条不可见的边界。

黑洞的一个最为显著的特征是它们拥有令人难以想象的巨大引力，没有什么运动的物体能够逃脱黑洞的“引力视界”，甚至以光速运动的光子也不例外。多年以来，黑洞物理学的的权威人物霍金多次修改黑洞的物理理论，试图找到能够解开黑洞谜题的钥匙，黑洞的谜题之一是在黑洞内的信息发生了什么变化？几十年来，黑洞物理学存在一个“迷失的信息”问题，物理学家争议的焦点之一是如何保持黑洞的信息，他们难以判定黑洞内的原子和亚原子粒子，不知黑洞的能量和标识黑洞特征的信息处在什么状态或发生了怎样的变化。

1975年，霍金发现了“黑洞不黑”的现象，不能按字面的含义简单地理解黑洞，实际上，黑洞表面有一种寻常的光辐射，物理学家把黑洞辐射称为“霍金辐射”。在霍金最初建立的理论架构中，黑洞通过辐射缓慢地消耗了自身能量，彻底的蒸发和消散是黑洞的最终命运。黑洞的物质和能量缓慢地消失，内部的信息随之耗散。信息、任何的物质和能量在跌入黑洞之后就会不可避免地消失，人们自然会问，“信息去哪儿了？”。

霍金的黑洞理论有一个根本性的难题，科学家称之为“信息悖论”。亚当米现在“松了口气”，他相信自己解决了黑洞的信息悖论难题。按照量子物理学原理的推论，信息不会够消失，迷失的信息留在了某个地方。信息的迷失似乎是某种可怕的事情，每当黑洞吞噬了一个物质粒子时，缺失了一个粒子的宇宙在信息上变得不可预测，宇宙信息的不完整构成了一幅令人难以置信的图景。亚当米认为，在人们所知的物理定律中，不存在使得不可预测的事情发生的物理定律。

黑洞以强大无比的引力吸收了物质和信息，它们消失在无影无踪的黑暗世界，量子物理学尝试解释“信息去哪儿”的物理谜题？亚当米进行了深思熟虑的理论分析和数学计算，黑洞信息融入了受激发的辐射或蕴藏在霍金辐射之中，受激辐射的黑洞发出了光，看起来就不会那么黑，黑洞在受激辐射的过程中将吞噬的信息向外抛射。黑洞受激辐射的物理过程相当于普通物理学中从受激辐射产生的光波放大现象（LASERS），而受激辐射的物理过程好似复印机的工作原理，人们将文件材料放入复印机，从复印机的一端出来了几乎完全相同的文件材料。同理，人们将某种信息丢进了“黑洞机器”，被黑洞吞噬的信息没有消失，它们以“拷贝”信息的方式被抛出了黑洞之外。

1917年，爱因斯坦首先构想了黑洞信息的“拷贝原理”，缺失了黑洞的拷贝机制，物理学信息的一致性将会遇到难以克服的难题。有些科学家不会接受亚当米的理论分析结果，黑洞的受激辐射隐藏了遗失的信息，他的理论模型解决了所谓的黑洞信息悖论问题。亚利桑那州立大学的宇宙学家、天体生物学家和理论物理学家保罗·戴维斯评论说，克里斯·亚当米正确地解决了黑洞物理学的信息悖论性，有一点颇具讽刺意味，黑洞迷失的信息不是潜藏在某个“天不知，地不晓”的地方，而是存在于一个显而易见的辐射中。著名的霍金黑洞辐射只是所谓的自发辐射的形式之一。

霍金辐射可能只是物理故事的一部分，受激辐射有多种的可能性，物理学家将受激辐射纳入LASERS的总体概念，很多研究人员花费了大量时间，力图修订霍金辐射的理论，但他们没有在显而易见的地方发现黑洞遗失的信息，实际上，有少数科学家意识到了在霍金的计算中缺失了受激发辐射效应，但没有解决黑洞的信息悖论难题，他们可能对量子通讯理论缺少深刻的洞察力。

量子通讯理论以量子的系统化方式分析了信息的相互作用，上个世纪90年代，亚当米是量子通讯理论的开拓者之一。亚当米长期致力于解决黑洞的信息悖论问题，在无数个夜晚，孜孜以求的他从睡梦中苏醒，把自己的“梦中灵感”记录在笔记本，厚实的笔记本密密麻麻地记录了亚当米10年来的思考和数学计算的过程。时常思索黑洞“迷失的信息”问题，亚当米似乎成功地修正了霍金精彩绝伦的黑洞理论，堵住了黑洞理论的一个漏洞，“今夜得以入眠”，这是亚当米自我调侃的一句话。

现今的科学家在亚当米安心入睡时不会昏昏入睡或高枕无忧，他们考虑了亚当米“补丁理论”的证实性，他的理论是否解决了黑洞的信息悖论课题。在物理学和宇宙学的研究领域，令人疑惑的问题总是多于已知的答案，即使是已知的答案，其中也充满了令人疑惑的谜题，需要以开放的科学心态对待持怀疑态度的科学人士。亚当米和南加州大学的格雷格·维尔·施特格共同合作，《经典和量子引力》杂志发表了两人的理论研究成果。

（编译：2021-3-28）