北京時(shí)間8月6日消息，據(jù)國(guó)外媒體報(bào)道，宇宙真的很愛惜自己的信息：宇宙不喜歡創(chuàng)造新的信息，它也不喜歡銷毀已有的信息。
事實(shí)上，用“喜歡”這個(gè)詞實(shí)在是太弱了。至少就我們目前所知——并且我們已經(jīng)非常非常努力地工作去進(jìn)行驗(yàn)證，我們發(fā)現(xiàn)宇宙中的信息從來不會(huì)被創(chuàng)造出來，也從來不會(huì)被毀滅，用最簡(jiǎn)單的話來說：宇宙中信息是守恒的。
黑洞除外。這是咋回事，我們來解釋一下。
信息過載
首先，我們需要定義一下什么是信息，以及為什么信息應(yīng)當(dāng)被保存下來。物理學(xué)基于決定論：我們可以運(yùn)用物理學(xué)原理去預(yù)測(cè)一個(gè)系統(tǒng)的未來變化，這是物理學(xué)的意義所在。不論這是盒子中的一個(gè)粒子，還是一次復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)，抑或是整個(gè)宇宙，我們的物理學(xué)知識(shí)讓我們可以做出明確而可靠的預(yù)測(cè)，憑借我們對(duì)于當(dāng)下的知識(shí)去預(yù)言未來。
同樣的方法也可以帶領(lǐng)我們回溯過往。如果我們了解一個(gè)系統(tǒng)，那么可以延伸至未來的物理學(xué)定律也同樣適用于過去，我們可以向前或者向后撥動(dòng)時(shí)鐘，觀察這個(gè)系統(tǒng)在過去曾經(jīng)如何發(fā)展，以及在未來將會(huì)如何發(fā)展。
正是這種可逆性讓我們得到了信息可以被保存的結(jié)論。如果我們完全了解一個(gè)系統(tǒng)——其中所包含的每一個(gè)粒子的位置和速度，所有粒子的自旋和電荷，以及所有其他情況，那么物理學(xué)定律將可以告訴我們這些粒子在過去和未來的演變情況。這也就表明，一個(gè)系統(tǒng)的原始信息是隨時(shí)間動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)的，它們只是隨時(shí)間變化，而沒有被創(chuàng)造或者毀滅。
再見，黑洞
乍一看，黑洞似乎是對(duì)信息的威脅——物質(zhì)會(huì)落入黑洞，和它所攜帶的信息一起被消滅掉。但從一個(gè)外部觀察者的角度，比如我們的角度看上去，其實(shí)沒有任何東西落入了黑洞——它們只是越過了一個(gè)邊界。因此對(duì)于信息來說這似乎并非什么大事，它沒有被毀滅，也沒有被創(chuàng)造。
但是黑洞似乎會(huì)“蒸發(fā)”，這可能會(huì)引發(fā)一些問題。
英國(guó)物理學(xué)家史蒂芬·霍金在上世紀(jì)1970年代最先發(fā)現(xiàn)，黑洞并非完全是黑的。它們會(huì)發(fā)“光”，盡管非常非常微弱。這就是所謂的“霍金輻射”，但這種輻射基本全都是以熱量的形式。它就類似于散熱，就像你身體的體溫散熱一樣。
這就意味著黑洞輻射的數(shù)量和溫度只取決于黑洞本身的質(zhì)量，自轉(zhuǎn)和電荷。除此之外沒有任何其他因素。也就是說，不管你往黑洞里丟什么，不管是一本書，一只貓還是一艘宇宙飛船，它發(fā)出的霍金輻射都將是一樣的。
這樣一來，情況就會(huì)出問題。隨著黑洞“蒸發(fā)”，它會(huì)損失能量，這意味著它損失質(zhì)量，最終消失——黑洞會(huì)和它攜帶的信息一同消失？
也就是說，如果信息無法跟隨霍金輻射一同從黑洞中逃離出來，而黑洞本身會(huì)逐漸消失，那么那些信息會(huì)發(fā)生什么？它們會(huì)消失嗎？這樣可就和前面說到的宇宙信息守恒原則相違背了。于是，一個(gè)悖論產(chǎn)生了。怎么辦？
新的物理學(xué)
我們目前并沒有解決黑洞信息悖論的良方，但這并不妨礙聰明的科學(xué)家們?cè)O(shè)想一些可能的潛在方案。
比如說，有人提出，這些信息或許并沒有消失。盡管這看上去簡(jiǎn)單，但這個(gè)方案幾乎意味著重寫全部物理學(xué)。到目前為止黑洞是唯一一個(gè)讓我們?cè)谛畔⑹睾氵@一點(diǎn)上進(jìn)退兩難的對(duì)象，因此，就為了解決黑洞的信息問題，真的值得我們重寫整個(gè)物理學(xué)嗎？但是話又說回來，在物理學(xué)史上，這也不是我們第一次把物理學(xué)整個(gè)推倒重來了，而且黑洞也確實(shí)是一個(gè)很有說服力的對(duì)象。
也或許，霍金輻射要比我們目前了解的更加復(fù)雜深刻；或許黑洞中的信息真的以某種方式“滲入”了霍金輻射之中并逃離了黑洞；或許霍金最開始進(jìn)行的分析太過于簡(jiǎn)單了；或許透過對(duì)霍金輻射細(xì)致的分析，我們可以從中找到線索，復(fù)現(xiàn)出產(chǎn)生它的書本，小貓和宇宙飛船，從而證明霍金輻射確實(shí)攜帶了其內(nèi)部的信息。
這個(gè)想法很好，可以挽救整個(gè)物理學(xué)，讓黑洞信息問題不再存在，可問題是，似乎這種情況真實(shí)存在的可能性不太高。
當(dāng)然還有其他很多很多的理論，比如說落入黑洞的信息被傳輸?shù)搅肆硗庖粋€(gè)時(shí)空等等。但不管如何，至少在目前為止，我們還沒有確切的回答。
不過，黑暗之中也有光明，最簡(jiǎn)單的一點(diǎn)：不管哪一個(gè)理論最終勝出，它幾乎都將導(dǎo)向全新的物理學(xué)，讓人類獲得更加深入的物理學(xué)洞察。不管我們最終如何得以解決這個(gè)悖論問題，人類都將加深對(duì)于宇宙本質(zhì)的了解。
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