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对于一个宇宙视界内部的观测者来说,视界是一个由视界原子所组成的炙热表层,这些视界原子吸收,“持球跑进”,而且还退回所有信息。对于一个穿越了宇宙视界的自由运动的观测者来说,这种穿越没什么异样的地方。
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然而,现在我们对宇宙视界知道得非常少。关于视界后面的物体的意义——它们是否真实,它们在我们对宇宙的描述中占什么样的地位——可能会是宇宙学中最深刻的问题。
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下落的石头和轨道中的行星,都不能很好地告诉我们引力究竟是什么?黑洞是引力研究的适当场所。黑洞不仅仅是一个致密的星体,更是一个终极的信息储存器,在那里信息被紧紧地包裹起来就像一个二维的炮弹堆,但是尺度要小34个数量级。这就是量子引力:信息和熵被紧紧地包裹起来。
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霍金关于自己的问题所给的答案可能是错的,但是这个问题本身,是这些年来物理学上意义最为深远的一件事情。可能是他的经典图像过于根深蒂固——很容易认为,尽管时空可以变形,但也不过是一块物理学用来描绘世界的先验的画布——以至于不承认调和量子信息守恒和引力相互作用的深远意义。但是问题本身却打开了一条通向下一个物理学重大观念革命的道路。没有几个物理学家可以给出那个观点的。
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霍金所带给我们的财富是非常巨大的。在他之前其他人也意识到了,引力和量子理论的不匹配会在某一天被消除,但是贝肯斯坦和霍金是第一个进入这个遥远国度,并带回来金子的人。我希望将来的科学史专家们会说,是他们开始了这一切。
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一个从未尝试过失败的人是不会有伟大的成就的。
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——赫尔曼·梅尔维尔(Herman Melville)[227]
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果壳中的物理学
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人们迷惘、没有方向;因果破却,确定性丧失;所有一切旧的规律都失效。这就是一个占支配地位的范式崩溃之时所发生的事情。
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但是,接着一个新的模式出现了。起初它们是荒谬的,只是模式而已。接着应该做什么呢?将这个模式分类、量化并且用新的数学编码,如果必要的话还要用新的逻辑。用新的装备取代旧的并且慢慢熟悉它。亲不敬,熟生蔑[228],或者至少是接受它。
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我们很可能仍是一些满脑子错误图像的深感迷惑的初学者。终极的现实离我们还很远。这让人想到那个古老的绘图学里的术语,未发现的地域(terra incognita)。我们了解得越多,剩下的未知就越少。这就是果壳中的物理学。
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黑洞战争
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跋
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2002年,霍金迎来了他的第60个生日。没有人想到他会活到这一天,尤其是他的那些医生。这件事值得大大庆贺一番——举行一个盛大的生日宴会。于是我又再一次出现在剑桥,同时到场的还有其他数百人。有物理学家、新闻记者、摇滚明星、音乐家、一个玛丽莲·梦露的扮演者、康康舞女[229],还有丰盛的食物和美酒。这边是媒体的一件大事,那边则是一个严肃的物理会议。任何一个与霍金科学生涯有缘的人都发了言,包括霍金本人。以下就是我发言中一段简短的摘录。
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我们都知道,霍金绝对是这个世界上最固执、最惹人恼火的人。我想就科学而言,本人与他的关系,可称之为势不两立。在有关黑洞、信息及所有类似事物的深层次问题上,我们有着深刻的分歧。有时他会让我因怒火郁结而扯掉自己的头发——你们可以清楚地看到它的后果。我可以向你们保证,20多年前我们开始争辩的时候,我脑袋上的头发可是长满的。
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讲到这一点,我可以看到坐在礼堂后边的霍金在调皮地笑着。我接着说:
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我还可以说,在我认识的所有物理学家中,他对我和我的思想影响最大。自1983年以来,我思考的几乎每一个问题,都在以某种方式对他作出了回应,对有关掉入黑洞的信息命运,这一有深刻见地的命题作出回应。尽管我坚信他的答案是错误的,但这一问题,以及他坚持不懈地寻求有说服力的答案的努力,迫使我们重新思考物理学的根基。其结果是,一个全新的模型正在成形。我深感荣幸,能来这里庆贺霍金所作出的巨大贡献,特别是他卓越的顽强精神。
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我说的每一句话都是当真的。
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我只记得其他三个发言。其中有两个是罗杰·彭罗斯作的,个中原因我记不得了,但他确实讲了两次。在第一个发言中,他坚决主张信息必然会在黑洞的蒸发中丢失。这些是霍金早在26年前就提出的论点。彭罗斯坚持说霍金和他现在依然相信它们。我很是吃惊,因为就我(以及一直关注新近进展的任何一个人)而言,矩阵理论、马尔达西纳的发现以及斯特鲁明格和瓦法的熵演算都已最终平息了这一问题的争论。
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但在他的第二个发言中,彭罗斯坚持认为全息原理以及马尔达西纳的研究都是建立在错误概念之上的。直白地说,他的观点就是,“高维度空间中的物理学,怎么可能用低维度空间的理论来描述?”我觉得他思考得还不够深。我和彭罗斯做了40年的朋友,知道他很叛逆,总是和主流学识唱反调。我本不该感到惊讶,他会唱对台戏的。
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存留在我脑中的另一个讲演是霍金的——这倒不是因为他讲到了什么,而反倒是因为他没有讲到的东西。他简洁地回顾了一生中令人瞩目的闪亮之处——宇宙学,霍金辐射,精彩的卡通画[230],但是对信息丢失却只字未提。会不会他开始动摇了?我猜想如此。
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然后,在2004年的一次记者招待会上,霍金宣布,他的看法改变了。霍金说,他的最新研究终于解决了他自己的佯谬:不管如何,信息似乎确实从黑洞里渗出,并最终消失在蒸发产物之中。照霍金的说法,不知何故,在这整段时间中那个机制被忽视了,但他最终还是确立了它,并将在都柏林的下一次会议上报告他的结论。媒体紧张了起来,人们在屏息等待着这次会议的到来。
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