史蒂芬·霍金：黑洞不“黑”

史蒂芬·霍金：黑洞不“黑”

大多数物理学家若是敢愣头愣脑地写篇论文，宣称“根本没有黑洞”——至少没有我们平常想象的那种黑洞——估计都会被列为二百五。但若提出来要重新定义这些宇宙怪兽的人是史蒂芬·霍金（Stephen Hawking），这就值得大家正经考虑一下了。在一篇在线发表的论文中，这位英国剑桥大学的物理学家作为现代黑洞理论的创立者之一，推翻了事件视界（event horizon）的概念。所谓事件视界，是被认为包覆于每个黑洞周围的不可见的边界。一旦进入了这个边界，包括光在内的一切都将永无逃离之日。

霍金在他这次惊世骇俗的主张当中，以温和得多的“表观视界”（apparent horizon）代替了事件视界。表观视界只会暂时地禁锢物质和能量，最终还是会把它们释放出来，尽管已是面目全非。

“在经典理论中，什么都不能从黑洞中逃脱。”霍金对《自然》杂志说。然而量子理论却“意味着能量和信息能够逃离黑洞”。若要完满地解释这一过程，这位物理学家承认，人们需要一个能将引力和其他基本自然力统一起来的理论。然而这个目标已经令物理学家上下求索了接近一个世纪。“正确的解答，”霍金说，“依然是不解之谜。”

霍金1月22日将论文发表在了arXiv预刊本服务器上。他为其取了个古怪的标题《信息留存与黑洞天气预报》（Information Preservation and Weather Forecasting for Black Holes）。这篇论文是根据2013年8月他通过Skype在加利福尼亚圣芭芭拉市凯维里理论物理研究所的一次会议上发表的讲话整理而成的，目前还没有接受过同行评议。

火墙的困扰

霍金这项新的研究旨在解决所谓的黑洞火墙悖论。自打由凯维里研究所的理论物理学家约瑟夫·玻尔钦斯基（Joseph Polchinski）及其同事提出来，该悖论已经折磨了物理学家们差不多两年。

在一项思想实验中，研究者对一名不幸落入黑洞的宇航员的命运提出了追问。事件视界的存在是爱因斯坦广义相对论简单而直接的数学推论。1915年下半年，爱因斯坦发表广义相对论还不到1个月，德国天文学家卡尔·史瓦西（Karl Schwarzschild）便在写给爱因斯坦的一封信中指出了这一点。长久以来物理学家们一直认为，在这一场景中，宇航员在越过事件视界之时还是无忧无虑的，浑然不知即将到来的霉运。之后他被慢慢拉向中心，途中身体被拉伸得越来越细长，浑如一根兰州拉面。最终他将在奇点——理论上密度无穷大的黑洞中心——被压缩得无影无踪。

然而在细致分析这一情景时，玻尔钦斯基的团队有了一个惊人的发现：描述小尺度粒子行为的量子理论将之前认为的情形完全改变了。他们说，量子理论决