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1700932268 霍金攻击
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1700932270 1981年那天,在圣弗朗西斯科,要寻找两个比赫拉德·特霍夫特和我的表情更为愠怒的人,是十分困难的。在富兰克林街道沃纳·埃哈德顶楼中,我们内心最深处的信仰,遭到了直接的攻击,战争正式开始了。霍金是一个勇敢的人,一个富有冒险精神的人,是一个拥有所有重型武器的破坏者,天使与恶魔般的微笑表明他知道战争正式开始了。
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1700932272 攻击绝不是针对个人的。闪电战的目的在于物理学的支柱:信息不灭。信息在被认出之前总是混乱的,但是霍金宣称落入黑洞之中的信息永久地消失在外部世界中。他在黑板上画了一个图来证明它。
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1700932277 才华横溢的罗杰·彭罗斯在自学时空几何过程中,他创造了一种在一块黑板上或一张纸上,来形象化表示整个时空的方法。即使时空是无限的,彭罗斯也会通过一种巧妙的数学方法,将它扭曲、挤压到一个有限的区域。沃纳·埃哈德公寓的黑板上所画的彭罗斯图表明,信息比特掉入黑洞视界之中。视界用一条对角虚线来表示,一旦有一个比特信息越过此线,如果不超过光速它就无法逃逸。这个图表明任何这样的比特注定会撞到奇点。
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1700932279 彭罗斯图对理论物理学家而言是不可缺少的工具,但需要经过一些训练才能理解它,下面是一个我们较为熟悉的图,它表示同一个黑洞。
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1700932284 霍金的观点是非常简单的。落入黑洞的比特信息,就像第2章中提到的无意间经过一去不复返点的蝌蚪所隐喻的那样,一旦这个比特经过视界,它将永远不会返回外部世界。
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1700932286 并不是信息可能丢失在视界之后,这个事实深深地打扰了特霍夫特和我。落入黑洞中的信息,莫过于将它紧紧地锁在一个密封的地下室中。然而某种更为危险的东西是这里的游戏,在地下室中隐藏信息的可能性几乎是警告的起因,但是如果门被关上了,那么地下室就在你眼睛前面蒸发光?这正是霍金预言黑洞所发生的情况。
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1700932291 到1981年,我已经找到黑洞蒸发与1972年我与理查德·费曼在西区咖啡馆中的谈话之间的联系。黑洞最终会分解为基本粒子的观点,一点儿也不使我感到困扰。但是霍金宣称的观点让我感到怀疑:当黑洞蒸发时,被捕获的信息从我们的宇宙中消失了。信息并不是“持球跑进”[98],它被不可逆地、永久地封闭了。
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1700932293 霍金在量子力学的坟墓上兴奋地舞动着,而特霍夫特和我则陷入了完全的混乱之中。对我们而言,这样的观点将物理学的所有定律都置身于危险之中。似乎广义相对论和量子力学规则的结合,会导致火车失事。
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1700932295 我不知道特霍夫特在沃纳·埃哈德顶楼中见到霍金之前,是否曾经听说过霍金极端的观点,但我是第一次听说。即便如此,那时这个观点并不新奇。几年前,霍金曾在一篇发表的论文中阐述了他的论点,仔细地完成了他的作业。他已经考虑了,我可以想得到的摆脱他的“信息佯谬”所有方法,并阐述了他的对策。我们在这里讨论一下其中的4个。
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1700932297 对策1:黑洞实际上并不蒸发
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1700932299 对大多数物理学家而言,黑洞蒸发的结论会让他们大吃一惊。但是,关于黑洞蒸发的论证,虽然是专业的,却极为令人信服。通过研究视界邻近处的量子涨落,霍金和比尔·温鲁(Bill Unruh)证明了黑洞具有温度,并且与任何其他热的物体一样,必须进行热辐射(黑体辐射)。偶尔,某篇物理论文会宣称黑洞不蒸发,但这些论文迅速地消失在边缘观点的巨大的废品旧货栈之中。
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1700932301 对策2:黑洞留下了残余物
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1700932303 虽然黑洞蒸发似乎是可靠的,然而当蒸发时,它们变得比原来热了,小了。在某一时刻,蒸发的黑洞会变得如此之热,以至于它们会发射有着很高能量的粒子。在最终的迸发中,发射粒子的能量,远超过任何我们所知道的粒子。我们对这最后的关头所知甚少。当到达普朗克质量(一粒灰尘的质量)时,黑洞可能会停止蒸发。在这个时刻,黑洞的半径是普朗克长度,没有人能够确定接下来将要发生什么。存在黑洞停止蒸发的逻辑可能性,留下的剩余物是一个微型的信息地下室,所有被捕获的信息都在其中。根据这种想法,任何曾经落入黑洞的信息,都会留在这个紧紧密封的微不足道的小箱子中。微小的普朗克尺寸的剩余物,有一个非常奇怪的性质:它是一个极其微小的粒子,其中可以隐藏任意多的信息。
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1700932305 虽然这个剩余物的观点,是信息毁灭的一个著名的替代物(事实上,它比正确的观点还有名),但是它对我丝毫没有吸引力。它似乎勉强能避免这个问题,然而这不仅是一个口味的问题。可以隐藏在无穷量的信息之中的粒子有着无穷的熵。这个有着无穷熵的粒子的存在是热力学的一个灾难:由于热涨落而产生的灾难,热涨落会吸尽任何系统的热量。照我的观点来看,剩余物这个想法没有被认真地对待。
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1700932307 对策3:婴儿宇宙诞生了
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1700932309 我偶尔会收到这样的电子邮件信息,它们总是这样开始:“我不是一个科学家,我对物理和数学了解得不多,但我认为我找到了你和霍津斯(有时是“霍金斯”,有时是“哈斯金斯”)正在研究的问题的答案。”这些信息中所建议的答案几乎总是婴儿宇宙。在黑洞内部深处的某处,空间的一小片分离了,与我们的时空相分离,形成一个微小的、自给自足的宇宙。(我总是将此形象地考虑作为氦气球的远离,并消失。)作者继续论证,所有曾落入黑洞之中的信息都被这个婴儿宇宙给捕获了。这解决了一个问题:熵不会被破坏,它仅仅是飘浮在超空间,或总空间,或元空间,或者婴儿宇宙所去的任何地方。最终,在黑洞蒸发之后,空间的裂缝愈合了,处于分离状态,被搁置的信息变得完全不可观测。
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1700932311 特别是在我们设想婴儿能够长大的情形下,婴儿宇宙可能不是完全可笑的。我们的宇宙正在膨胀,可能每个婴儿宇宙同样也在膨胀,最终长大成为拥有星系、恒星、行星、狗、猫、人和它自己的黑洞的宇宙。可能我们自身的宇宙就是以这种方式起源的。但是,作为关于信息丢失问题的一种解决方法,则意味着它回避了问题的实质。物理是有关观测和实验的学科。如果婴儿宇宙带走了不可观测的信息,那么我们世界的结果将和信息丢失完全一样,信息被破坏的所有不幸结果仍未改变。[99]
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1700932313 对策4:考虑浴缸选择
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1700932315 浴缸选择是反对霍金观点之中最不出名的论证。黑洞专家和广义相对论学家忽略它的存在,认为它没有抓住事物的本质。然而,它可能是唯一对我有意义的。想象一滴滴的墨汁落入盛有水的浴缸当中,它携带着信号传达的信息,即滴滴停停,停停滴滴。
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