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对策2:黑洞留下了残余物
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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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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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对策3:婴儿宇宙诞生了
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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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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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对策4:考虑浴缸选择
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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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不久之后,边界清楚的墨滴开始溶解,信息变得越来越难读,水中出现墨的云霭。
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几个小时之后,所剩下的是一缸均匀的、浅灰色的水。
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虽然从实践的观点来看,信号的信息毋庸置疑地被分子“持球跑进”了,不过量子力学的原理确保它仍然在巨大数目的混沌运动的分子之中。但是不久液体开始从浴缸中蒸发,一个接着一个分子逃逸到真空中去,墨汁连同水都离开了,浴缸中干干净净的,什么也没有剩下。信息丢失了,然而它被破坏了吗?虽然尚未找到任何重新发现它的实际方案,但它是被“持球跑进”的,而不是被清除了。显然发生了下面的事情:它被蒸发的产物给带走了,而蒸汽分子云则逃逸到空间中去了。
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我们现在回到黑洞,当黑洞蒸发时,原先落入黑洞之中的信息出了什么状况呢?如果黑洞是像浴缸一样的东西,那么答案是相同的:每一个比特的信息都会转换到光子和其他基本粒子,它们带走了黑洞的能量。换句话说,信息被存储在组成霍金辐射的多个粒子中。特霍夫特和我很确定这是正确的,然而实际上,所有熟悉黑洞的其他人都不相信我们。
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这里有另外一种方法来理解霍金的信息佯谬。我们不是让黑洞消失,相反的是,我们以合适的速率不停地往其中加入新的东西,例如计算机、书籍和压缩盘,以此来防止它收缩。换句话说,我们给黑洞重新提供了无穷无尽的信息流来防止它变小。按照霍金的说法,即使黑洞不增大(当它被喂养时,它会蒸发),信息也会被吞掉,这似乎没有尽头。
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这一切都让我想起了我儿童时代最喜欢的马戏表演。我喜欢小丑远胜过其他演员,而且在所有的小丑表演中,最吸引我的是小丑的汽车戏法。我不清楚他们是如何做的,不过非常多的小丑能挤到一辆非常小的汽车中。但是,如果无穷多的小丑只是不停地爬进汽车中,而没有一个爬出来,会怎么样呢?这不会永无止境地进行下去,对吗?任何汽车的小丑容量都是有限的,一旦容量达到饱和,某些东西,可能是小丑,也可能是香肠,必须开始掉出来。
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信息像小丑一样,黑洞就像装着小丑的汽车。一个给定尺寸的黑洞的比特容量有它的最大限度,现在你会想到这个极限就是黑洞的熵。如果黑洞和其他物体一样,那么一旦超过它的负载容量,或者黑洞必须变大,或者信息必须从中渗出。但是,如果视界确实是一去不复返点,那么它如何能渗出来呢?
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是不是霍金太过愚昧,以至于他没有看到霍金辐射包含有隐藏的信息呢?当然不是。尽管霍金很年轻,但关于黑洞的知识,他至少不比其他人知道得少,至少远比我多。他非常深入地思考了选择浴缸的可能,并有强有力的理由去舍弃它。
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史瓦西黑洞的几何学,直到20世纪70年代中期才完全被理解。熟悉这个学科的任何人都会看到视界是一去不复返点。正如同在排水孔类比中一样,爱因斯坦的理论预言,任何不小心穿过视界的人都不会注意到任何特殊之处,视界是一个数学曲面,它不含有任何物理实在。
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在相对论学家的心灵深处,被反复灌输的两个重要事实如下:
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·视界处不存在阻止任何物体进入黑洞内部的障碍。
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