人們用碎紙機粉碎無用的文件,設想一下,碎紙被一片一片地地粘結起來,重新拼結成完整的紙張。人們將一份機密文件的信息永久消除時,不妨將信息投送到“超級粉碎機”的黑洞。很多科學家相信,跌入黑洞的信息不能取回了,黑洞是一切宇宙信息永久消失的“墳場”,不可能從黑洞中找回永久性刪除的信息。有關“黑洞信息學”的科學爭論持續(xù)了很多年。有些物理學家認為,黑洞是信息的最終“避難所”,一旦任何自帶信息的物體跌入黑洞,它們就會消失得無影無蹤,黑洞在吞噬物體和信息時不會留下任何可追溯的線索。
一項研究的成果表明,黑洞“信息殺手”的封存理論的預期存在問題。布法羅大學的物理學助理教授德?lián)P·斯托伊科維奇博士不同意黑洞封存信息的理論,跌入黑洞的信息被封存在黑洞內(nèi)部,但不一定跌入無底的深淵。斯托伊科維奇和安蘇爾·薩伊尼博士在《物理學評論通訊》雜志發(fā)表了他們的論文,詳細地描述了黑洞信息不會消失的原因,在黑洞輻射中的粒子產(chǎn)生了相互作用,粒子包含了黑洞內(nèi)被封存的信息。黑洞的能量和粒子態(tài)輻射開啟了黑洞信息的窗口,永久封存的信息被釋放,其中的信息包括:跌入黑洞的物體特征信息、黑洞吞噬物質(zhì)和能量的特征信息。
天體物理學家的重要發(fā)現(xiàn)回應了所謂信息在黑洞內(nèi)消失的觀點,有些物理學家在絞盡腦汁、千方百計地使用數(shù)學公式,以揭示黑洞的信息儲存和釋放特性。斯托伊科維奇和薩伊尼博士演示了簡明的數(shù)學計算方法,描述了黑洞保存信息的方式,在解決黑洞信息丟失悖論的難題上取得了顯著的進展,科學家被黑洞的信息悖論困擾了近40年。
斯蒂芬·霍金最早提出了“黑洞不黑”的理論預測,黑洞在時間流失中逐漸地蒸發(fā)、耗盡能量,他的黑洞輻射理論有一個很大的問題,當黑洞消失后,被黑洞封存的信息是否永久地丟失?好似往事隨風而去的大腦印象。黑洞的信息丟失似乎違反了量子力學的原理,根據(jù)量子力學的解釋,黑洞的信息會完整地保存下來。
上個世紀的70年代,霍金設想了一種黑洞輻射粒子的情形,黑洞輻射意味著能量的逐漸消失,黑洞不斷地緩慢萎縮,直到消失成為“一片云海”?;艚疬M一步推論了黑洞信息的結局,在黑洞輻射中釋放的粒子不包含任何黑洞的信息,當黑洞天體完全蒸發(fā)時,黑洞內(nèi)封存的任何信息都將消失,不會留下一絲痕跡?;艚鸷髞砑m正了原先的觀點,黑洞信息完全消失的見解可能并不正確。
科學家對黑洞信息能否恢復和如何恢復的問題看法不同,開展了無休無止的學術爭議。斯托伊科維奇和安蘇爾·薩伊尼兩位科學家澄清了一個見解,他們不僅尋找在黑洞輻射中釋放的粒子,而且對粒子微妙的相互作用進行分析,假想某位科學觀測者冒著生命的危險,從黑洞的邊界收集黑洞輻射的信息,黑洞“古堡幽靈”的秘密也許會直接地顯現(xiàn)出來。
粒子的相互作用涉及了引力作用、也涉及了粒子相互交換能量時依托的介質(zhì),比如:光子。科學家早已了解粒子的交互作用關系,但很多科學家在過去的研究中忽視了粒子交互作用的重要性,在相關的數(shù)學計算中時常被忽視,以為粒子交互作用的因子很小,不會對計算結果產(chǎn)生多少影響。兩位科學家簡明的計算方式表明,粒子的交互作用因素在開始時非常小,卻不是一成不變的,隨時間的過程逐漸變大,最終影響了計算結果。布法羅大學的“黑洞信息學”研究項目得到了科學基金會的資助。
(編譯:2015-4-3)
鄧如山 – 知乎