黑洞火牆理論遭質疑：落入黑洞會不會被燒死？

科技黑洞

加拿大阿爾伯塔大學物理學系教授佩吉(Don N. Page)是這篇最新文章的合作者之一，他表示：「在當今物理學領域，設想中的黑洞火牆是最為熱門的研究話題之一，我們希望我們的這篇文章將能夠為這一問題的解決做出一些貢獻。」

相關研究人員還包括國立台灣大學和斯坦福大學的陳匹欣(音譯：Pisin Chen)，北歐理論物理研究所的王元慶(音譯：Yen Chin Ong)，日本京都大學的佐々木節，以及國立台灣大學的夏東韓(音譯：Dong-han Yeom)等。

關於黑洞的一般圖景直接源自愛因斯坦的廣義相對論：該理論指出擁有質量的物體會造成周邊時空的扭曲，當其質量足夠大時，這種時空扭曲將達到極端程度，任何物質，甚至連光線都將無法從中逃脫。

而由於沒有光線能夠逃離這樣強大的引力場，我們便無法看到這類天體的存在，也因此我們將其形象地稱作「黑洞」。很快，黑洞便作為宇宙中最恐怖的終極吞噬者的形象滲入到了我們的社會潛意識當中。根據相關模型觀點，一個不幸的太空旅行者一旦進入黑洞事件視界範圍內便將萬劫不復，他將在黑洞內部被徹底摧毀。

霍金

而在過去的差不多40年間，天文學家們還一直在爭論一個話題，那就是所謂的「黑洞信息悖論」，這是將量子力學相關原理引入黑洞物理學之後導致的一個直接後果。佩吉表示：「起先，大部分研究愛因斯坦廣義相對論的科學家都認為這一由霍金最先提出的設想應該是合理的，簡單來說就是，隨著黑洞的形成和『蒸發』消失，它所包含的信息也將隨之丟失。而現在，情況已經發生了徹底的改變，大部分科學家——如果不是全部的話，也包括霍金本人，都相信這些信息是不會丟失的。然而，我們現在仍然不甚清楚這些信息如果沒有丟失，那麼它們是如何被保存下來的。」

在量子力學中有兩條基本原則，一條叫做「量子決定論」(quantum determinism)另一條叫做「可逆性」(reversibility)，這兩條原則規定信息是不能丟失的。然而隨著物體墜入黑洞，描述這些物體的信息也將隨之進入黑洞。很顯然，當這些信息隨著物體一同跨越黑洞事件視界，它們也將隨之被黑洞吞噬並永遠消失。對於這樣顯而易見的矛盾性，物理學家們感到沮喪不已。

而信息悖論本身的產生還得從霍金輻射的話題說起，該理論主要的觀點是認為物質可以以輻射的形式從黑洞中逃離，但霍金輻射中向外逃離的粒子將不會攜帶任何關於原先被黑洞吞噬物體的信息。2012年，一個物理學家團隊對這一悖論進行了仔細研究並指出，這一悖論所涉及的三大假設不可能都是同時正確的。

而當這篇最新論文的作者們前幾年開始在日本京都大學湯川理論物理研究所開展相關研究工作時，他們意識到此前提出的火牆理論存在一些問題。根據原先理論，火牆隱藏在黑洞事件視界背後，當一名希望一睹黑洞內部景象的觀察者穿過大質量黑洞的事件視界，他將會在穿越這一邊界的一瞬間被燒死。但根據研究組最新的工作，他們認為這一量子力學原理構建的死亡區域實際上是可以在霍金輻射原理下出現在黑洞外部的，從而讓觀察者得以觀察到黑洞裸露的火牆全景。

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