霍金拓展黑洞新理论：逃离黑洞的关键是“软毛发”

Daphane

來源: 新浪科技

据英国《每日邮报》报道，如果有一天你不幸被困在了一个黑洞内，你该怎么办？不用担心，因为或许你还是有机会逃离的。就在去年，世界著名的物理学家史蒂芬·霍金教授提出，黑洞可能并非如很多人所设想的那样是一个“终极牢狱”，实际上数据仍然是能够从黑洞深渊中逃离的。现在，在一篇经过同行评审的最新论文中，这名已经74岁高龄的学者将他此前的理论做了进一步的拓展，确认逃离黑洞的关键便是存在于黑洞事件视界附近的零能量粒子，或者叫做“软毛发”( soft hair)。


这篇论文对人们原先的认识，即落入黑洞的物质将永远消失的观点提出了挑战，并让我们更进一步加深对于黑洞本质的了解，后者是宇宙中最为神秘的天体之一。

尤其需要强调的是，霍金表示他发现了一种信息能够借以逃离黑洞的机制。
在今年1月份，霍金引发了媒体关注，当时他宣称自己可能找到了一种解决所谓“信息悖论”的方法。他提出了一种潜在的可能机制，能够让黑洞在“消灭”信息的同时保存信息。但当时他的文章还尚未经过同行评议过程，因此还不能算是正式发表。


而现在，这篇文章已经正式经过了同行评议并在《物理评论快报》(PRL)上刊载。根据纽约时报的报道，在哈佛大学举行的一次讲座中，霍金教授表示：“黑洞并非宇宙中的终极炼狱，就像它们此前被认为的那样。因此，如果你发掘自己被困在了黑洞内部，不要放弃，还是有机会出去的。”


在上世纪1970年代，霍金提出黑洞会向外辐射粒子，并且在这一过程中黑洞将逐渐损失能量并不断收缩，最终消失。去年，霍金对这一理论进行了修正，提出黑洞实际上更确切的应该被称为“灰洞”。灰洞理论允许物质和能量在被束缚一段时间之后重新释放回到宇宙中。


然而该理论中涉及信息重新释放的理论此前并未能被很好的理解，而这一最新的论文对该理论进行了拓展和解释。
该理论认为存在于黑洞边界——即所谓“事件视界”附近的粒子由光子和引力子组成，它们分别是构成光与重力能的亚原子粒子。这些能量非常低，甚至是零能量的量子在黑洞边界附近积累，它们能够捕捉并储存从落入黑洞的粒子中提取的信息。


这一机制意味着，尽管落入黑洞的物质可能的确消失了，但它们所包含的信息将继续在黑洞边界附近游荡，由这些构成所谓黑洞“软毛发”的量子保存着。
霍金将这种信息的返还机制比作一本百科全书的焚毁过程。在那样的情况下，百科全书本身的确被焚毁了，但它所包含的信息其实并未真正丢失，只是变得几乎无法解读。


研究人员对此研究评论认为，尽管还需要更多的后续研究，但这的确是通往解决“信息悖论”道路上的重要步骤，该悖论长期以来困扰着包括霍金在内的黑洞研究人员。


在今年年初接受《科学美国人》杂志专访时，霍金该项研究的主要合作者，哈佛大学理论物理学家安德鲁·斯特明格(Andrew Strominger)教授曾经指出：“我们的研究表明，当一个粒子进入黑洞时，它会为黑洞增添一个软光子。也就是为黑洞增加了‘毛发’。而从更加通俗的角度来说，因为所有粒子都带有质量并且与引力场之间存在相互作用，因此它们几乎总是会为黑洞增添‘毛发’。那类似于一种记录设备。”他说：“这些软光子和引力子将记录下进入黑洞的粒子的信息。这种机制能够记录下远比我们此前设想的多得多的信息。”


加州大学圣巴巴拉分校的物理学家格雷·霍洛维茨(Gary Horowitz)表示：“需要指出的是，这篇论文并未解决黑洞信息悖论。首先，相关分析必须能够在引力场尺度上得到重复，而非仅仅是电磁场尺度上。目前相关作者正致力于这方面的工作，初步计算显示纯引力状况可能与电磁场的状况非常相似。但更重要的是，他们所提出的黑洞软毛发机制可能并不足以捕捉所有进入黑洞的粒子留下的信息。”
他表示，目前还无法确认是否所有被黑洞吞噬的信息都确实能够被转化为软毛发，抑或这些只不过是所有因为被黑洞吞噬而消失的物质产生的信号。但他也承认：“但当然也可能的是，随着这项工作的进一步深入进行，将会揭示这种‘毛发’的更多本质，并有可能最终解决信息悖论问题。”