如果你把什么东西扔进黑洞中去会怎么样？

○o涅槃旋舞o

黑洞与信息悖论

还可以对黑洞物理学中一些最深刻的悖论做出揭示，例如信息悖论。 正如你可能知道的，黑洞并非一片纯黑，而是通过隧道效应（tumieling)发出少量 辐射。根据量子理论，辐射总有那么一点机会逃逸黑洞那像台钳般夹紧的引力。 这导致辐射从黑洞中缓慢泄漏，称为霍金（Hawking)辐射。

这种辐射本身又与一定的温度相联系（与黑洞事件穹界的表面积成比例）。 对这个方程，霍金做了一个概括性的推导，做了大量的手势（haml-waving)。然 而，要对这个结果进行严谨的推导，就需要动用统计力学的全部威力（以计算黑 洞的各种量子态为基础）。通常情况下，统计力学的计算是通过计数原子或分 子能占据多少态来完成的。但你怎样才能计数黑洞的量子态呢？根据爱因斯坦 的理论，黑洞是完全光滑的,这样,要计数它的量子态就成了难题。

弦理论家们迫切需要合拢这一缺口，于是，哈佛大学的安德鲁施特罗明戈 (Andrew Strominger)和库姆兰.瓦法（Cumruni Vafa)决定运用M -理论对黑洞进 行研究。由于黑洞本身太难以把握了，他们采用了另一种方式,问了一个聪明的 问题:黑洞的对偶是什么？（我们知道，电子是单磁极子的对偶，例如单独一个 北极。因此，通过观察弱电场中的电子，这很容易做到，我们就可以对一项复杂 得多的实验进行分析:放置在非常大的磁场中的单极子。)这个想法是，黑洞的 对偶会比黑洞本身易于分析，但它们所能得出的最终结果却可能是一样的。经 过一系列的数学处理，他们得以证明，黑洞的对偶是一组一位膜和五位膜。这省 去了大量的麻烦，因为这些膜的量子态计数已经为人所知。当施特罗明戈和瓦 法计算量子态的数量时，他们发现，其结果分毫不差地再现了霍金所得出的 结果。

这是个皆大欢喜的消息。弦理论有时被取笑为与现实世界不相干,结果却 为黑洞热力学提供了可能是最为优雅的解。
现在，弦理论家们正试图解决黑洞物理学中最大的难题信息悖论”。霍金曾经论证说，如果你把什么东西扔进黑洞中去，那么它所携带的信息就永远丢 失了，再也找不回来。（要进行一项无懈可击的犯罪，这可是个妙招。因为扔进 黑洞里去的信息会永远消失，罪犯可以利用黑洞来销毁一切犯罪证据。）从一定 的距离上，我们可以测量黑洞的唯一参数就是它的质量、自旋和负荷。不论你把 什么东西扔进黑洞，你就失去了它的一切信息。（“黑洞无毛”这一说法指的就 是这个，即，一切信息都丢失了，除了这三个参数外，连一根毛也没留下。）
根据爱因斯坦的理论,信息从我们这个宇宙中消失似乎是不可避免的结果， 但这违反了量子力学的原理。根据量子力学，信息永远不可能真正消失。信息 一定会飘荡在我们宇宙中的某个地方，哪怕原来那个东西被喂了黑洞。

“多数物理学家愿意相信，信息没有丢失，”霍金写道，“只有这样，世界才是 安全的，可预知的。但我相信，如果我们认真看待爱因斯坦的广义相对论，我们 就必须接受，空间-时间有可能把自己打成了结，信息有可能在褶缝中消失。确 定信息是不是真的会消失，是当今理论物理学要解决的主要问题之一。”
这项使霍金陷入与多数弦理论家的论争的悖论到现在也还没有解决。但弦 理论家们打赌，我们最终会找到失去的信息究竟去了哪里。（例如，如果你把一 本书扔进黑洞，而蒸发着的黑洞有霍金辐射，不难想象书中所包含的信息会以霍 金辐射所包含的微小振动的形式慢慢溜回我们的宇宙中。或者，它会从黑洞另 —端的白洞中再冒出来。）这就是为什么我个人觉得，当有人最终计算出当信息 消失在弦理论中的黑洞以后会发生什么情况时，他们会发现，信息没有真正丢 失，而是以微妙的形式在其他地方再次出现。

2004年，霍金的态度令人吃惊地逆转，他在电视的镜头前声明他对有关信 息问题的看法错了，因而上了《纽约时报》的首页。（30年前他和其他的物理学 家打赌，说信息绝不会漏到黑洞的外面，谁要是输了，就要给赢者一本容易提取 信息的百科全书）。他重新进行了某些他早期的计算，得出结论说：如果一个像 书这样的物体掉进黑洞，这样的物体可能会干扰黑洞发射的辐射场，使信息泄漏 到宇宙中。书中所含的信息会编码在辐射中，慢慢泄漏出黑洞，但是是以一种毁 坏的形式向外泄露的
一方面，这样一来霍金就与大多数相信信息不会丢失的量子物理学家一致 了。但是它也提出这样一个问题:信息可以传递到平行宇宙中去吗？在表面上, 他的结果对信息可以通过白洞传递到平行宇宙的想法产生了疑问。然而，没有 人相信这是该课题的最后结论。在弦理论完全建立之前，或进行完全的量子重 力计算之前，没有人相信信息悖论会得到完全解决。