霍金走了，但是他留下的關於黑洞之謎依然困擾著世界

2018年3月14日，最為著名的物理學家之一，英國劍橋大學的史蒂芬·霍金，離開了人世。霍金的一生可謂傳奇，他在讀研究生的時候患上了漸凍症，在這之後他獲得了宇宙學方向的博士學位，並在宇宙學和天體物理方面做出了諸多成就。

此外，霍金撰寫的科普著作《時間簡史》更是吸引了大批的讀者。很多讀者儘管沒有看懂這本書，甚至連裡面經常出現的"奇點"的正確發音都不知道，卻總是經常在日常對話或者微信朋友圈裡面提及這本書的名字以顯示自己涉獵廣泛，學識淵博。

霍金最為輝煌的成就在於對黑洞的研究方面，其中最令人驚訝的一個發現是所謂的"霍金輻射"：黑洞會通過量子力學效應發生"蒸發"，從而損失質量，而且越輕的黑洞蒸發得越快。1981年的時候，霍金更是提出了一個黑洞信息佯謬，也就是如果黑洞持續失去質量，直到最後蒸發殆盡，那麼曾經落入黑洞的事物的信息將會永遠消失，這破壞了量子力學基本原理之一的所謂幺正性，即當前狀態保持了過去的所有信息。

在2004年的時候，物理學家們以為他們已經解決了這個佯謬。他們發明了一個稱為黑洞互補性的一個概念。根據這個理論，通過黑洞的事件視界的信息同時被反射回去和穿過視界。由於同一觀測者不能既處於黑洞之外又處於黑洞之內，從而無法同時看到這兩種情況，因此不會導致矛盾。

然而，在2012年，這個佯謬的新版本出現了。傳統理論通常認為，當一個觀測者穿過視界進入黑洞，向奇點落過去的過程中會被強大的引力撕碎。而新的理論則提出黑洞的事件視界是一個防火牆，觀測者在遇上它時就會被毀滅，從而無法看到黑洞內部。

這個防火牆理論為傳統理論的三大假設提出了挑戰。第一個是關於愛因斯坦廣義相對論的等效原理，即引力的加速度和火箭的加速度沒有區別，那麼一個穿越事件視界的宇航員不會感覺到任何異常。第二個則是量子力學的幺正性，信息不會被銷毀。第三點則是局域性，也就是空間任何點發生的事件只會影響其鄰近的點。物理規律在遠離黑洞的地方起作用，與它在黑洞邊界或內部哪個地方不起作用沒有關係。

為了解決這個佯謬，這三大假設中的一個必須被放棄。問題是，該放棄哪一個？近年來，物理學家提出了多種解決方式。霍金本人在2014年的一篇沒有公式的論文裡面猜想，可能我們應該重新考慮事件視界的定義，他提出，也許存在一個所謂的"表觀視界"，信息僅僅是暫時被禁錮在其之後，而有著機會逃出。

2013年的時候，斯坦福大學的物理學家提出了量子力學裡面的糾纏可能創造出不可見的微觀蟲洞，它們將遙遠的空間點聯繫在一起。這種蟲洞也可能將黑洞內部同霍金輻射聯繫在一起，從而避免了粒子穿越黑洞視界的信息損失。

然而到目前為止，這些理論上的猜想一個都沒有得到證實或者證否。霍金留下的黑洞之謎還會在相當長的時間裡困擾著人類。

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