【霍金願賭服輸】

江南布衣

【霍金願賭服輸】

 

這是一場關於黑洞的賭局…… 

撰文╱柯林斯（Graham P. Collins）

翻譯／宋宜真 

 

 

 

霍金今年7月在都柏林的研討會中坦承，黑洞並不會把資訊吞吃掉。
 
拿出數學算式來！

 

這可能是物理學界針對霍金（Stephen W. Hawking）今年7月的聲明，所做出的結論。

 

霍金所指出的是他已經解決了黑洞資訊的弔詭，一躍而成報章雜誌的頭條。

 

這項弔詭是量子物理和重力理論之間的根本難題，由霍金自己在30年前發現。

 

即使在英國都柏林舉辦的第17屆廣義相對論會議中，他已經提出新理論的綱要，但是他卻尚未發表研究論文以羅列出推論所需要的詳細數學步驟。

 

美國加州大學聖巴巴拉分校的物理學家普金斯基（Joe Polchinski）就表示：「我們正等著看他的論文。」

 

資訊的弔詭來自於黑洞的兩種自相矛盾特性。

 

就古典的分析來說，如果不考慮量子力學，所有東西只要落入黑洞的事件視界，就會永遠消失在這個宇宙之中。

 

任何東西（包括光和資訊）的速度就算再快，都不可能逃脫黑洞強大的重力魔掌。

 

1974年，霍金發現了可以從黑洞的魔掌中逃逸出來的量子縫隙，他推導出，黑洞實際上應該會發射出稀疏散亂的粒子和輻射（現在稱為「霍金輻射」）。

 

在霍金發表於1976年的一篇論文中強調，問題在於無規則性，因為這會違反量子物理的一項根本而重要的特性：么正性（unitarity）。

 

本質上，么正性主張資訊應該受到保存：

 

要是一部百科全書掉進黑洞，之後它的質量會轉換成霍金輻射發射出來，因此，原則上百科全書中記載的所有資訊，都應該包含在所發射出的輻射之中。

 

（當然了，要是百科全書已化為灰燼，這些資訊實際上是無法恢復的。）

 

但霍金輻射的無規則性卻會使這些資訊散逸，這項結果也使許多物理學家感到猶疑。

 

美國哈佛大學的弦論學者斯楚明格（Andrew Strominger）認為：「我無法相信霍金1976年所提出的主張，但是我也不知道他的計算哪裡有錯。」

 

大約10年前，物理學家就利用弦論的數學技巧，找出分析黑洞的方法。

 

分析結果顯示，在黑洞蒸發的過程中，么正性與資訊會得到保存（以弦論來進行分析，本質上就是么正的）。

 

不幸的是，弦論的計算結果並未顯示霍金1976年的計算有何錯誤。

 

不管如何，如果錯的不是霍金的推論過程（但物理學家認為它「簡單又漂亮」），就是其中的某一項假設（這將會是對宇宙本質的一項重大發現）。

 

霍金最近這項成果所運用的技巧，並非他在1976年的那一套，而是建立在普林斯頓大學弦論理論學者馬多西納（Juan Maldacena）最近的研究上。

 

概略來說，霍金認為，只要你能等到黑洞完全蒸發掉，么正性以及資訊便會獲得令人滿意的保存。

 

只有在黑洞蒸發的過程中，才會顯露出資訊流失的跡象。

 

不過，不管是他1976年的分析，或是最近的弦論計算，關於資訊如何從黑洞中浮現，或是黑洞的這種對立特性應該如何解決，他的分析中都沒有詳細交代。

 

而且，這也讓許多物理學家開始搔頭摸耳。

 

以色列耶路撒冷希伯來大學的柏肯斯坦（Jacob D. Bekenstein）

 

就說：「當時我人就在都柏林，但是卻無法了解霍金要講的重點，與我交談過的其他學者也是一樣。」

 

美國加州理工學院的索恩（Kip S. Thorne）也說：「學者間要達到共識，可能還要好幾年。」

 

有些人對於霍金尚未發表論文就先行公開意見的做法感到不滿；

 

不過有些人還是覺得高興的，姑且不論霍金個人抱持的特殊理由，至少他現在可以同意弦論學者講了快10年的想法了。

 

有些人（例如柏肯斯坦）認為，資訊弔詭在霍金這次公開聲明前就已經有解了，「這幾年來它不過是在混淆視聽而已。」

 

不過，即使有弦論以及霍金的抬轎，其他人並不是那麼確定這個懸案會就此結束。

 

美國哈佛大學物理學家伐發（Cumrun Vafa）認為，要讓這個弔詭有個決定性的結論，還有很多的工作得做。

 

「黑洞么正性的問題有很多面向，我們很難相信，單單一篇論文就可以把它完結，不管是誰發表的都一樣！陪審團還沒有做出最後的裁決。」

 

引用：http://sa.ylib.com/news/newsshow.asp?FDocNo=583&CL=14