黑洞信息悖论的起源 - {$web_name} 那么物理学的全部存在理由

艺术家对超大品质黑洞的印象(UBH)。鸣谢:uux.cn/欧空局/哈勃/DSS/Nick Risinger/N. Bartmann
（神秘的地球uux.cn）据《今日宇宙》（保罗·m·萨特）：尽管物理学告诉我们，信息既不能被创造也不能被毁灭(假如信息可以被创造或毁灭，那么物理学的全部存在理由，即预测前方事情或确定现有状况的缘由，将是食品安全一览不或许的)，但它并不请求信息是可访问的。几十年来，物理学家假设落入黑洞的信息依然在那里，依然存在，只是被锁在视野之外。
这很好，直到20世纪70年代斯蒂芬·霍金察觉了事情视界的写给那个他的话：日久生情秘密繁琐性。事实证明，这些黑暗野兽并不像我们被推动相信的那样简易，黑洞的视界是全部宇宙中少数几个引力与量子力学以显著的方式相遇的地方之一。
对统一量子力学和引力的探索可以追溯到一个多世纪过去，在物理学的这两个伟大领域进展之后不久。阻碍它们统一的是数学中无限的研究。每当引力在小尺度下变得强大，我们的方程就会发散到无穷远，并给出无用的无用结局。但是这里我们是在黑洞的边界，依据定义，黑洞是收视率：榜单有强大引力的地方。由于视界是数学构造，而不是有限范围的实际表面，以便真正理解它们，我们必须用显微镜来检查它们，这将它们牢牢地固定在量子领域中。
小尺度下的强引力。尽管我们的数学会爆炸，但黑洞肯定不会。某种东西必须结合重力和量子力学，某种数学技巧或物理洞察力的壮举，不管是什么达成了这项任务，都是悬疑片：业内人士这样看在宇宙中每个黑洞的视界中达成的。
霍金和其他人在20世纪70年代着手了一项打算，运用黑洞视界在极端条件下戳戳引力和量子力学的结合性质，期盼梳理出它们结合的一些线索。尽管该打算尚未做到其整体潜力，霍金的确察觉了黑洞的一些完全非凡的东西，好像它们还不够非凡。
他察觉，严格地说，黑洞并不完全是100%黑的。经由现实量子本质的奇异相互作用和黑洞诞生时事情视界的形成，它们能够发出些许辐射。相当清楚，来自黑洞的辐射量差不多为零。例如，一个典型的品质是太阳几倍的黑洞，每年大约会发射一个光子。所以，你不太或许用你的后院望远镜察觉一个发光的黑洞(由于宇宙实际上充满了辐射，黑洞当下消耗的远多于它们释放的)。
这种辐射，如今以斯蒂芬的名义被称为霍金辐射，是如何在广义相对论和无毛定理描绘的黑洞原始图景中抛出一把促销扳手的。让我们假设你为自己建造了一个黑洞，将足够数量的物质压缩到一个足够小的体积中，以至于你面前呈现了一个黑洞。兴办黑洞消耗了众多有关所有曾经享有自由的粒子的信息，所有这些信息如今都被可靠地藏在视界后面。
然后你将黑洞与任何增长源隔离开来:没有物质，没有辐射，没有供它享用的能量。黑洞适时地释放霍金辐射，一次释放一个光子。每次发射，黑洞都会损失一点品质(毕竟，没有免费的午餐，总有人要为宇宙中新察觉的辐射买单)。最后，假如你等待足够长的时间，黑洞将完全蒸发，消失在能量发射的噗。
一个难题。霍金辐射…毫无特色。用物理学术语来说，我们说这种发射是热的，这是另一种说法，它不包含任何独特的信息。你可以坐在你自制的黑洞前，记录下每一个发射出的霍金辐射粒子的能量和动量，直到它在10100年内自行坍缩，除了这个愚蠢的事实之外，你将一无所知:黑洞的确在特定的温度下蒸发。
这是黑洞信息悖论，一个困扰了理论物理学半个多世纪的悖论，一个在量子引力未知领域找到解决计划的悖论，一个有望带来物理学新理解的解决计划:信息进入黑洞。没有信息出来。霍金辐射蒸发了黑洞。黑洞消失了。信息不能被销毁…那么所有的信息去了哪里？
霍金的推理一定有瑕疵，由于宇宙不存在悖论。当两个对立的团体无法达成妥协时，政治革命就发生了:利益和目标的悖论。当两个对立的事实找不到共同点时，科学革命就形成了:推理和演绎的悖论。
我将对你直言不讳。在写这篇文章的时候，针对黑洞信息悖论，我们还没有确定的、一致的、经过评测的、可靠的解决计划。但我们的确有一系列有趣的线索，数学面包屑似乎将我们引向某个地方，以及地平线上更具暗示性的闪光。