寻找黑洞“迷失的信息”

人们用碎纸机粉碎无用的文件，设想一下，碎纸被一片一片地地粘结起来，重新拼结成完整的纸张。人们将一份机密文件的信息永久消除时，不妨将信息投送到“超级粉碎机”的黑洞。很多科学家相信，跌入黑洞的信息不能取回了，黑洞是一切宇宙信息永久消失的“坟场”，不可能从黑洞中找回永久性删除的信息。有关“黑洞信息学”的科学争论持续了很多年。有些物理学家认为，黑洞是信息的最终“避难所”，一旦任何自带信息的物体跌入黑洞，它们就会消失得无影无踪，黑洞在吞噬物体和信息时不会留下任何可追溯的线索。

一项研究的成果表明，黑洞“信息杀手”的封存理论的预期存在问题。布法罗大学的物理学助理教授德扬·斯托伊科维奇博士不同意黑洞封存信息的理论，跌入黑洞的信息被封存在黑洞内部，但不一定跌入无底的深渊。斯托伊科维奇和安苏尔·萨伊尼博士在《物理学评论通讯》杂志发表了他们的论文，详细地描述了黑洞信息不会消失的原因，在黑洞辐射中的粒子产生了相互作用，粒子包含了黑洞内被封存的信息。黑洞的能量和粒子态辐射开启了黑洞信息的窗口，永久封存的信息被释放，其中的信息包括：跌入黑洞的物体特征信息、黑洞吞噬物质和能量的特征信息。

天体物理学家的重要发现回应了所谓信息在黑洞内消失的观点，有些物理学家在绞尽脑汁、千方百计地使用数学公式，以揭示黑洞的信息储存和释放特性。斯托伊科维奇和萨伊尼博士演示了简明的数学计算方法，描述了黑洞保存信息的方式，在解决黑洞信息丢失悖论的难题上取得了显著的进展，科学家被黑洞的信息悖论困扰了近40年。

斯蒂芬·霍金最早提出了“黑洞不黑”的理论预测，黑洞在时间流失中逐渐地蒸发、耗尽能量，他的黑洞辐射理论有一个很大的问题，当黑洞消失后，被黑洞封存的信息是否永久地丢失？好似往事随风而去的大脑印象。黑洞的信息丢失似乎违反了量子力学的原理，根据量子力学的解释，黑洞的信息会完整地保存下来。

上个世纪的70年代，霍金设想了一种黑洞辐射粒子的情形，黑洞辐射意味着能量的逐渐消失，黑洞不断地缓慢萎缩，直到消失成为“一片云海”。霍金进一步推论了黑洞信息的结局，在黑洞辐射中释放的粒子不包含任何黑洞的信息，当黑洞天体完全蒸发时，黑洞内封存的任何信息都将消失，不会留下一丝痕迹。霍金后来纠正了原先的观点，黑洞信息完全消失的见解可能并不正确。

科学家对黑洞信息能否恢复和如何恢复的问题看法不同，开展了无休无止的学术争议。斯托伊科维奇和安苏尔·萨伊尼两位科学家澄清了一个见解，他们不仅寻找在黑洞辐射中释放的粒子，而且对粒子微妙的相互作用进行分析，假想某位科学观测者冒着生命的危险，从黑洞的边界收集黑洞辐射的信息，黑洞“古堡幽灵”的秘密也许会直接地显现出来。

粒子的相互作用涉及了引力作用、也涉及了粒子相互交换能量时依托的介质，比如：光子。科学家早已了解粒子的交互作用关系，但很多科学家在过去的研究中忽视了粒子交互作用的重要性，在相关的数学计算中时常被忽视，以为粒子交互作用的因子很小，不会对计算结果产生多少影响。两位科学家简明的计算方式表明，粒子的交互作用因素在开始时非常小，却不是一成不变的，随时间的过程逐渐变大，最终影响了计算结果。布法罗大学的“黑洞信息学”研究项目得到了科学基金会的资助。

（编译：2015-4-3）

邓如山 - 知乎