摘要|本周二，著名英国物理学家史蒂芬·霍金在瑞典首都斯德哥尔摩的瑞典皇家理工学院介绍了他的一项关于黑洞的最新理论。根据霍金的理论，或许即便你掉进了一个黑洞也不用太过担心，因为你或许会跳进另外一个宇宙！
如果黑洞不受限制|时间概念将分崩离析
霍金的这项工作主要与黑洞的“信息悖论”有关，这一悖论长期以来困扰着从事黑洞研究的科学家们。简单来说，这一悖论的核心观点就是：由于黑洞并非永恒存在， 它最终会消失。这样一来，最初形成这个黑洞的大质量恒星所包含的信息似乎在这一过程中也就随之消失了。然而，量子物理学原理要求信息不可丢失，因此物理学家们一般认为黑洞的消失应该也不会造成信息的丢失才对。那么，当黑洞最终消失时，之前被黑洞吸入内部的信息后来都去哪里了？
在瑞典首都斯德哥尔摩会议现场的霍金与诺贝尔奖得主吉拉德·霍夫特教授
尽管这听上去似乎无关紧要，但对于物理学而言却并非如此。如果这一明显的悖论得不到合理解释，那么宇宙中一些最基本的物理学原理将会崩溃。在斯德哥尔摩的一场公开讲座上，霍金教授暗示，如果黑洞不受量子物理学中关于信息守恒原则的限制，那么我们对于时间本身的概念也将面临分崩离析的局面。
当辐射离开黑洞|就像烧掉一本百科全书
本周二，霍金教授解释了他的最新理论，他指出：“我认为信息并非如此前所设想的那样是存储在黑洞的内部，而是在黑洞的边界，即所谓的事件视界上。”事件视界就像将黑洞包裹在内的“外壳”，一旦越过这一边界，任何物质都将被黑洞捕获。
根据霍金的这一理论，进入黑洞的粒子会在这一事件视界上留下少许信息。而当这些粒子通过所谓“霍金辐射”的方式再次从黑洞中出来时，就会将此前留在那里的少许信息再次携带出来，从而保存了信息的完整性。霍金进一步解释称：“外界进入黑洞的粒子携带的信息被存储在事件视界内，而当这些信息被‘归还’时则是以一种混乱而无序的形式。对于任何现实的角度而言，这些信息的确都已经丢失了。”
在周一的一次公开演讲中，霍金将这种无用信息的归还机制类比为烧掉一本百科全书：从技术上来说，当你烧掉一本百科全书时，只要你保存了全部的灰烬，那么你就并未损失任何信息，但要想再用这本书查询一些什么东西时就将变得极其吃力。
霍金表示，这样的形式转变构成了对于最初外界粒子的某种全息图像——关于三维物体的信息被以二维的形式存储在一个表面上。当辐射离开黑洞时，它会带走部分保存在事件视界上的部分信息。
信息其实在边界|黑洞并非永恒的黑牢
霍金现在认为，这些信息可能从一开始就没有真正进入黑洞。他说：“我认为，信息并不像我们以前设想的那样存储在黑洞里面，而是在它的边界，即事件视界。”
假如你看过《星际穿越》，那么你可能会对事件视界有所了解——它就是标出不可返回点的边界。一旦跨过这条边界，你就会永远坠入黑洞无穷无尽的黑暗之中。
而在事件视界发生的情况非常复杂，就连物理学家也很难描述。根据物理学家莱昂纳德·萨斯坎德和杰拉尔德·特霍夫特提出的一个理论可以做一种类比，就是当一个物体落入黑洞时，其信息会被事件视界捕捉并存储，就好像全息胶片能捕捉并存储一个三维物体的信息一样。也就是说，尽管你本人掉进了黑洞中，但你的本质特征——关于你的信息——仍将留存在事件视界中。
霍金的理论认为，这些信息可以逃脱。他以前的一个著名发现是，黑洞并不是全黑的，它会释放能量，被称为“霍金辐射”，那是由太空中小规模能量波动在紧邻事件视界的地方产生的。根据霍金的最新理论，这些被释放的能量能够获取落入黑洞的物体留在事件视界的信息，从而帮助其逃脱。报道称，其实霍金的这一理论也并非是全新的：将近20年前，特霍夫特就曾提出过一个类似说法。现在还不清楚两者的区别具体是什么，但可能霍金解决了此前这一理论的一些难点。
尽管信息能够从黑洞逃脱，但它已经不完全跟以前一样了。霍金说：“进入黑洞的粒子的信息回来了，却处于一种混乱和无用的形式中。从实际用途来说，信息其实是丢失了。”
尽管如此，信息“丢失”在黑洞之外仍比丢失在黑洞之中要好。霍金甚至说，信息出来后可能会进入另一个宇宙。他说：“这次讲座想要表达的就是，黑洞并不像人们描绘的那么黑。它们并不是人们以前认为的那种永恒的黑牢。”
旋转的黑洞|或将前往另一个宇宙
诺贝尔奖获得者吉拉德·霍夫特(Gerard t'Hooft) 参与了现场讨论，他本人在黑洞信息悖论方面也持有与霍金类似的观点，并且在此之前他还就这一问题发表过多篇论文。但就目前而言，还需要经过更多的讨论和数学方程的计算才能最终判断霍金的这一最新理论在霍夫曼的理论基础之上有何新的进展，或者是否霍金已经克服了此前他人的类似研究工作中尚存在的一些难题。
而除了“全息图”模式之外，霍金提到的另外一种可能性就是通往另外一个宇宙。霍金认为这样的可能性是存在的。他在讲座中提到：“如果你发现自己掉进了一个黑洞，先别放弃，还是有办法逃出去的。但这里有一个前提，那就是这个黑洞必须足够大。而如果这个黑洞在旋转，那么它就可能拥有通往另一个宇宙的通道。但你不能再次回到我们的这个宇宙中。因此，尽管我渴望太空飞行，但我并不想去黑洞里看看。”
宇宙图片:特大质量黑洞
值得注意的是，尽管霍金的此次公开讲座吸引了大批媒体记者的关注，但他远非本周在会议期间公开发表自己在黑洞研究领域重大进展消息的唯一与会者。霍金和其他科学家此番参与的是由美国北卡罗来纳大学以及北欧理论物理研究所共同主办的一期黑洞研究会议。理论物理学界的一些最顶尖成员都前来参加了此次会议。与会的科学家们希望能够最终解决一些有关黑洞运行机制方面最艰难的问题。(晨风)
新浪科技综合新浪、参考消息等报道。
