史蒂芬‧霍金教授是一位多產的科學家,他所貢獻的研究甚至在他今年 3 月 14 日去世幾個月後。
新論文現已發佈於arXiv圍繞著他職業生涯的中心主題之一:資訊悖論。黑洞是任何東西都無法逃脫的物體,連光也無法逃脫。一旦某物穿過黑洞的邊界(事件視界),它就會永遠消失在我們的宇宙中。黑洞可以簡單地用它的質量、電荷和角動量來描述。其他一切都不重要了,因為它已經消失了。這就是為什麼黑洞被描述為「沒有頭髮」——它們很簡單,幾乎沒有什麼屬性。
這個描述來自廣義相對論,但物理學的另一個基石──量子力學,卻與黑洞有問題。在量子力學中,資訊必須始終被保存。因此,黑洞可能是這條規則的例外,這是一個悖論。是無毛定理錯了,還是更微妙的物理原理在運作?
找到這個悖論的解決方案並不是一件容易的事,霍金和許多其他物理學家花了幾十年的時間。即使是這項最新的工作,雖然對該領域做出了貢獻,但並不是一場革命,而是一個額外的難題。研究提出黑洞可能有「軟毛」。
關鍵可能在於黑洞的熵。這個熱力學量是霍金許多黑洞研究的關鍵。研究小組認為,當某物落入黑洞時,它的溫度會發生變化,從而改變其熵。研究人員認為,事件視界邊緣的光子受到這種變化的影響,並在某種程度上記錄了落入事件視界的部分資訊。
劍橋大學的合著者馬爾科姆·佩里教授表示:“我們不知道霍金熵可以解釋所有可能扔進黑洞的東西,所以這確實是朝著這個方向邁出的一步。”衛報。 「如果我丟一些東西進去,所有關於它的資訊都儲存在黑洞的視界上嗎?這就是解決資訊悖論所需要的。如果只有一半,或99%,那還不夠,你還沒有解決資訊悖論問題。這是前進的一步,但絕對不是全部答案。我們的謎題比以前稍微少了一些,但肯定還有一些令人困惑的問題。
這個悖論是廣義相對論與量子力學對立的幾個問題之一。人們希望發展出一種「萬有理論」來取代它們。
[H/T:衛報]