綜合美國《華盛頓郵報(bào)》和英國《衛(wèi)報(bào)》等媒體相關(guān)報(bào)道，本周二，著名的英國物理學(xué)家史蒂芬·霍金在瑞典首都斯德哥爾摩的瑞典皇家理工學(xué)院向一群世界頂尖的科學(xué)家以及媒體人士介紹了他的一項(xiàng)關(guān)于黑洞的最新理論。根據(jù)霍金的理論，或許即便你掉進(jìn)了一個(gè)黑洞也不用太過擔(dān)心，因?yàn)槟慊蛟S會(huì)跳進(jìn)另外一個(gè)宇宙！
霍金的這項(xiàng)工作主要與黑洞的“信息悖論”有關(guān)，這一悖論長(zhǎng)期以來困擾著從事黑洞研究的科學(xué)家們。簡(jiǎn)單來說，這一悖論的核心觀點(diǎn)就是：由于黑洞并非永恒存在，它最終會(huì)消失。這樣一來，最初形成這個(gè)黑洞的大質(zhì)量恒星所包含的信息似乎在這一過程中也就隨之消失了。然而，量子物理學(xué)原理要求信息不可丟失，因此物理學(xué)家們一般認(rèn)為黑洞的消失應(yīng)該也不會(huì)造成信息的丟失才對(duì)。那么，當(dāng)黑洞最終消失時(shí)，之前被黑洞吸入內(nèi)部的信息后來都去哪里了？
盡管這聽上去似乎無關(guān)緊要，但對(duì)于物理學(xué)而言卻并非如此。如果這一明顯的悖論得不到合理解釋，那么宇宙中一些最基本的物理學(xué)原理將會(huì)崩潰。在斯德哥爾摩的一場(chǎng)公開講座上，霍金教授暗示，如果黑洞不受量子物理學(xué)中關(guān)于信息守恒原則的限制，那么我們對(duì)于時(shí)間本身的概念也將面臨分崩離析的局面。
本周二，霍金教授解釋了他的最新理論，他指出：“我認(rèn)為信息并非如此前所設(shè)想的那樣是存儲(chǔ)在黑洞的內(nèi)部，而是在黑洞的邊界，即所謂的事件視界上。”事件視界就像將黑洞包裹在內(nèi)的“外殼”，一旦越過這一邊界，任何物質(zhì)都將被黑洞捕獲。
根據(jù)霍金的這一理論，進(jìn)入黑洞的粒子會(huì)在這一事件視界上留下少許信息。而當(dāng)這些粒子通過所謂“霍金輻射”的方式再次從黑洞中出來時(shí)，就會(huì)將此前留在那里的少許信息再次攜帶出來，從而保存了信息的完整性。霍金進(jìn)一步解釋稱：“外界進(jìn)入黑洞的粒子攜帶的信息被存儲(chǔ)在事件視界內(nèi)，而當(dāng)這些信息被‘歸還’時(shí)則是以一種混亂而無序的形式。對(duì)于任何現(xiàn)實(shí)的角度而言，這些信息的確都已經(jīng)丟失了。”
在周一的一次公開演講中，霍金將這種無用信息的歸還機(jī)制類比為燒掉一本百科全書：從技術(shù)上來說，當(dāng)你燒掉一本百科全書時(shí)，只要你保存了全部的灰燼，那么你就并未損失任何信息，但要想再用這本書查詢一些什么東西時(shí)就將變得極其吃力。
霍金表示，這樣的形式轉(zhuǎn)變構(gòu)成了對(duì)于最初外界粒子的某種全息圖像——關(guān)于三維物體的信息被以二維的形式存儲(chǔ)在一個(gè)表面上。當(dāng)輻射離開黑洞時(shí)，它會(huì)帶走部分保存在事件視界上的部分信息。
諾貝爾獎(jiǎng)獲得者吉拉德·霍夫特(Gerard t'Hooft) 參與了現(xiàn)場(chǎng)討論，他本人在黑洞信息悖論方面也持有與霍金類似的觀點(diǎn)，并且在此之前他還就這一問題發(fā)表過多篇論文。但就目前而言，還需要經(jīng)過更多的討論和數(shù)學(xué)方程的計(jì)算才能最終判斷霍金的這一最新理論在霍夫曼的理論基礎(chǔ)之上有何新的進(jìn)展，或者是否霍金已經(jīng)克服了此前他人的類似研究工作中尚存在的一些難題。
而除了“全息圖”模式之外，霍金提到的另外一種可能性就是通往另外一個(gè)宇宙。霍金認(rèn)為這樣的可能性是存在的。他在講座中提到：“如果你發(fā)現(xiàn)自己掉進(jìn)了一個(gè)黑洞，先別放棄，還是有辦法逃出去的。但這里有一個(gè)前提，那就是這個(gè)黑洞必須足夠大。而如果這個(gè)黑洞在旋轉(zhuǎn)，那么它就可能擁有通往另一個(gè)宇宙的通道。但你不能再次回到我們的這個(gè)宇宙中。因此，盡管我渴望太空飛行，但我并不想去黑洞里看看。”
值得注意的是，盡管霍金的此次公開講座吸引了大批媒體記者的關(guān)注，但他遠(yuǎn)非本周在會(huì)議期間公開發(fā)表自己在黑洞研究領(lǐng)域重大進(jìn)展消息的唯一與會(huì)者。霍金和其他科學(xué)家此番參與的是由美國北卡羅來納大學(xué)以及北歐理論物理研究所共同主辦的一期黑洞研究會(huì)議。理論物理學(xué)界的一些最頂尖成員都前來參加了此次會(huì)議。與會(huì)的科學(xué)家們希望能夠最終解決一些有關(guān)黑洞運(yùn)行機(jī)制方面最艱難的問題。