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信息是守恆的嗎?如果我們將黑洞加上一起思考,問題就變得複雜了

宇宙廣闊、稀疏而寧靜,看起來雜亂無章,實際上運行有序。那麼這種有序是如何維持的呢?如果非要用一個詞來解答這個問題,那麼這個詞應該就是「均衡」了。是的,均衡而不變而一切事物變得井然有序。從物理學中我們得知,這個世界表面上千變萬化,而本質上卻是一成不變的。比如質量是守恆的,一個物體無論形態發生何種變化,結構發生何種改變,哪怕是有固態升華為氣態,其質量是不會發生變化的。不僅質量如此,能量也是如此,能量是不會消失的,當然也不可被創造,它只會由一種形式轉化為另一種形式。

在質量和能量之外,信息也是守恆的,信息不會被銷毀,不論存儲信息的形式發生何種改變。舉個例子來說吧,我們有一張紙,紙上記載著某些信息,無論我們將這張紙如何摺疊,其所記載的信息是不會變化的,就算我們將紙張撕為碎片,其信息只會被分割,而不會變化消失。即使我們將這張紙燒為灰燼,那麼由此而產生的煙和留下的塵灰仍然承載著這些信息,從微觀的角度來說,兩張記載著不同信息的紙張燒毀後所產生的煙塵和溫度都是有區別的,而如果我們掌握某種方法就可以通過這些煙塵和溫度反推出原有的信息。

因為從微觀的角度來看,信息的本質就是粒子的組成方式、原子的結構等等,而這些都是無法被破壞和改變的。這看起來沒有什麼問題,但是如果我們將宇宙中一種獨特的存在加入進來,問題就變得複雜了,這種東西就是我們非常熟悉的黑洞。黑洞是宇宙中一種獨特又普通的天體,它是恆星的墓碑,對於黑洞,我們最清晰的認識就是其能夠吞噬一切,沒錯,黑洞可吸收一切,凡是進入黑洞視界之內的物質便無法再逃逸而出。當然,已故理論物理學家霍金的學說表明,進入黑洞的物質在很久很久以後還是會以一種特殊的方式出來的,這種方式被稱為霍金輻射。

而我們要說的是,將黑洞加上一起思考之後,你會發現信息守恆定律似乎不能成立了。這種情況被科學家們稱之為黑洞信息悖論。為什麼信息守恆定律不能成立了呢?我們剛才說過了,承載信息的外在形態無論發生何種變化,信息都不會消失,即使是一堆灰燼和煙塵,其中也蘊含著原有的信息。但是信息一旦進入黑洞,在經歷了漫長的歲月之後才以霍金輻射的形式逃逸而出,那麼一切就全都變了。因為所有的霍金輻射都是一模一樣的,也就是說以霍金輻射逃逸而出的東西並不包含信息,至少不包含原有的信息。

我們無法從霍金輻射反推出原有的信息是什麼,這與科學水平無關。黑洞信息悖論困擾著科學家們,而霍金本人倒是對這個問題有一些自己的論點,他認為,進入黑洞的信息最終還是會回到宇宙中來,具體如何回來,他並未作出解釋。我們很願意相信霍金的論點是正確的。因為如果這個論點是錯誤的,那麼信息守恆將會受到挑戰,而這將會動搖物理學的基礎。宇宙過於龐大,人類有時感到自己尋獲了某些宇宙的規律,但是總是會通過悖論發現這些規律實際上是認知不全的結果,之後便會向宇宙的本源理論邁進一小步。當然,也有很多悖論最終被證實是錯誤的。黑洞信息悖論最終會被證明還是證偽,你怎麼看呢?

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